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CN110029341A - 一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂及其制备方法，本发明涉及一种金属表面处理技术，发明提供一种如下的技术方案：一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，所述的处理剂包括有如下质量份的组分：硅烷偶联剂5％‑20％、有机胺调整剂2％‑10％、醇0.5％‑5％、水溶性稳定剂0.5％‑5％、螯合剂0.1％‑0.5％、助剂0.1％‑2％、余量为水。表观为清澈透明液体，且无悬浮物。该免水洗硅烷处理剂可在金属表面形成硅烷薄膜，具有以下几个优点：(1)无磷、无重金属、无沉渣；(2)免水洗；(3)成膜效率高，处理时间短；(4)操作简单快捷，喷淋或者浸泡都可以；(5)在金属表面获得的硅烷薄膜致密，耐蚀性能优良，并可提高金属基体与涂层的附着力和耐腐蚀性能，能够对金属起到很好的防腐蚀作用。

Description

一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属表面处理技术，特别是涉及一种用于金属涂装前处理的新型免水洗硅烷处理剂及其制备方法和应用。
背景技术
金属在涂装前通常需要进行一些前处理工作，金属表面除油、除锈、磷化等工艺。目前绝大部分采用磷化剂进行成膜，随着环保意识的增加，磷化剂的使用成为环境负担，近年来陶化剂和硅烷处理剂不断涌现，以无磷膜取代有污染的磷化膜。而纯硅烷处理剂对水质要求严苛，使用均为纯水，难以扩大范围使用，纯陶化剂在使用中虽对水质要求不高，但陶化膜的耐腐蚀性略低，500h中性盐雾不稳定，且经表面处理后的金属保持不返锈的时间较短，现有硅烷工艺还是在一个发展上升阶段，技术不够成熟，在金属表面的结合力、表面成膜性能等方面仍然有改善的空间。
发明内容
为解决上述提到的缺陷，本发明提供一种如下的技术方案：
一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，所述的处理剂包括有如下重量份的组分：硅烷偶联剂5％-20％、有机胺调整剂2％-10％、醇0.5％-5％、水溶性稳定剂0.5％-5％、螯合剂0.1％-0.5％、助剂0.1％-2％、余量为水。表观为清澈透明液体，且无悬浮物,PH值为8～10。
优选的，所述的硅烷偶联剂为低分子量水溶性硅烷，所述的低分子量水溶性硅烷为四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种以上。
优选的，所述的有机胺调整剂为硅烷水解促进剂，选自：一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、间硝基苯胺、苯胺中的一种以上。
优选的，所述的醇选自：甲醇，乙醇，异丙醇中的一种或多种。
优选的，所述的水溶性稳定剂包括有聚乙二醇，聚丙二醇，甲基纤维素及其钠盐中的一种以上。
优选的，所述的助剂选自苯并三氮唑、硫脲、硝基胍中的一种以上。
优选的，所述的螯合剂选自羟乙基乙二胺三乙酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸钠、氨基三乙酸、二亚乙基三胺五乙酸及其盐等中的一种以上。
本发明还提供一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂的制备方法，制备方法步骤为：在反应釜中加入配方量三分之二的水，用配方量的有机胺调整剂调节水的pH值至8-10，然后添加入配方量的水溶性稳定剂，溶解或混合均匀后，将配方量的硅烷偶联剂和配方量的醇的混合物缓慢添加入水中，并不断搅拌，待溶液澄清后再添加入配方量的螯合剂和配方量的助剂，并搅拌均匀，最后补足余量水，所用水为去离子水。
本发明还提供一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂的应用，所述的应用步骤为：
金属表面进行前处理后，再采用喷淋或浸泡方式进行硅烷处理，然后烘干；其中硅烷处理剂1％-5％，喷淋时间0.5-5min，pH值8-10，温度20-40℃，烘干温度100-150℃，即在金属基材表面形成硅烷膜，该薄膜结构致密，能够对金属表面起到很好的防腐蚀作用。
所述前处理包括有：
(1)对金属表面进行除油、脱脂处理；
(2)水洗金属表面。
该免水洗硅烷处理剂可在金属表面形成硅烷薄膜，不使用含磷的原料及重金属盐，避免了金属与硅烷处理剂反应生成残渣，依靠吸附与渗透的作用，快速的在金属表面成膜，通过使用聚合硅烷，拥有双向化学键，同时与金属和涂层结合起来，具有以下几个优点：(1)无磷、无重金属、无沉渣；(2)免水洗；(3)成膜效率高，处理时间短(0.5-5min)；(4)操作简单快捷，喷淋或者浸泡都可以，对基体形状的选择范围广；(5)在金属表面获得的硅烷薄膜致密，耐蚀性能优良，并可提高金属基体与涂层的附着力和耐腐蚀性能，能够对金属起到很好的防腐蚀作用，是一种新型的金属表面防护方法。
附图说明
图1为本发明免水洗硅烷处理剂使用方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明金属陶化剂及其应用做进一步说明。
实施例1
一种用于金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，由以下组分组成:硅烷偶联剂15％、有机胺调整剂4％、醇5％、水溶性稳定剂2％、螯合剂0.3％、助剂0.5％、余量为水。
其制备方法为：在反应釜中加入配方量三分之二的水，用配方量的有机胺调整剂调节水的pH值至8-10，然后添加入配方量的水溶性稳定剂，溶解或混合均匀后，将配方量的硅烷偶联剂和配方量的醇的混合物缓慢添加入水中，并不断搅拌，待溶液澄清后再添加入配方量的螯合剂和配方量的助剂，并搅拌均匀，最后补足余量水，所用水为去离子水。
采用上述的处理剂对马钢产热轧板进行处理，过程如下：
(1)对热轧板表面进行除油、脱脂处理；
(2)水洗热轧板表面；
(3)采用浸泡方式进行硅烷处理；其中：硅烷处理剂2％-4％浓度，喷淋时间0.5-1min，PH值8-10，温度20-40℃；(4)烘干：温度120℃；
烘干后，进行粉末喷涂，使用艾仕得粉末，可以提高有机涂料的附着力，百格法附着力达到0级；通过中性盐雾试验500h，单边腐蚀扩散小于2mm；通过80℃×48h的水煮试验，涂膜无鼓泡或脱落不良现象，符合热轧板车辆涂装生产技术标准。
实施例2
一种用于金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，由以下组分组成:硅烷偶联剂10％、有机胺调整剂3％、醇4％、水溶性稳定剂1％、螯合剂0.5％、助剂0.7％、余量为水。
其制备方法为：在反应釜中加入配方量三分之二的水，用配方量的有机胺调整剂调节水的pH值至9-10，然后添加入配方量的水溶性稳定剂，溶解或混合均匀后，将配方量的硅烷偶联剂和配方量的醇的混合物缓慢添加入水中，并不断搅拌，待溶液澄清后再添加入配方量的螯合剂和配方量的助剂，并搅拌均匀，最后补足余量水，所用水为去离子水。
采用上述的处理剂对马钢产热轧板进行处理，过程如下：
(1)对热轧板表面进行除油、脱脂处理；
(2)水洗热轧板表面；
(3)采用喷淋方式进行硅烷处理，其中：硅烷处理剂2％浓度，喷淋时间1min，PH值9-10，温度30℃；
(4)烘干：温度120℃；
烘干后，进行粉末喷涂，使用艾仕得粉末，可以提高有机涂料的附着力，百格法附着力测试达到0级；通过中性盐雾试验500h，单边腐蚀扩散小于1.5mm；通过80℃×48h的水煮试验，涂膜无鼓泡或脱落不良现象，符合热轧板车辆涂装生产技术标准。
实施例3
一种用于金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，由以下组分组成:硅烷偶联剂12％、有机胺调整剂3.5％、醇5％、水溶性稳定剂1.5％、螯合剂0.3％、助剂0.3％、余量为水。
其制备方法为：在反应釜中加入配方量三分之二的水，用配方量的有机胺调整剂调节水的pH值至9-10，然后添加入配方量的水溶性稳定剂，溶解或混合均匀后，将配方量的硅烷偶联剂和配方量的醇的混合物缓慢添加入水中，并不断搅拌，待溶液澄清后再添加入配方量的螯合剂和配方量的助剂，并搅拌均匀，最后补足余量水，所用水为去离子水。
用上述的处理剂对马钢产热轧板进行处理，过程如下：
(1)对热轧板表面进行除油、脱脂处理；
(2)水洗热轧板表面；
(3)采用喷淋方式进行硅烷处理；其中：硅烷处理剂2％浓度，喷淋时间1.5min，PH值9-10，温度25℃；
(4)烘干：温度130℃；
烘干后，进行粉末喷涂，使用艾仕得粉末，可以提高有机涂料的附着力，百格法附着力达到0级；通过中性盐雾试验572h，单边腐蚀扩散小于2mm；通过80℃×48h的水煮试验，涂膜无鼓泡或脱落不良现象，符合热轧板车辆涂装生产技术标准。
本实例配制的硅烷剂，对金属表面进行硅烷处理，处理步骤如附图1，成膜速度快，成膜效果明显，抗腐蚀性优于前两个实施例。

Claims (10)

1.一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的处理剂包括有如下质量的组分：硅烷偶联剂5％-20％、有机胺调整剂2％-10％、醇0.5％-5％、水溶性稳定剂0.5％-5％、螯合剂0.1％-0.5％、助剂0.1％-2％、余量为水。
2.如权利要求1所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为低分子量水溶性硅烷。
3.如权利要求2所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的低分子量水溶性硅烷为四乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种以上。
4.如权利要求1所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的有机胺调整剂为硅烷水解促进剂。
5.如权利要求4所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的硅烷水解促进剂为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、间硝基苯胺、苯胺中的一种以上。
6.如权利要求1所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的水溶性稳定剂包括有聚乙二醇，聚丙二醇，甲基纤维素及其钠盐中的一种以上。
7.如权利要求1所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的助剂选自苯并三氮唑、硫脲、硝基胍中的一种以上。
8.如权利要求1所述的金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂，其特征在于，所述的螯合剂选自羟乙基乙二胺三乙酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖酸钠、氨基三乙酸、二亚乙基三胺五乙酸及其盐等中的一种以上。
9.如权利要求1-8任一权利要求所述的一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂的制备方法，其特征在于，制备方法步骤为：在反应釜中加入适量的水，用有机胺调整剂调节水的pH值至9-10，然后继续添加入权利要求1中配方量的水溶性稳定剂，溶解或混合均匀后，将配方量的硅烷偶联剂和醇的混合物缓慢添加入水中，并不断搅拌，待溶液澄清后再添加入螯合剂和助剂，并搅拌均匀，最后补足余量水。
10.如权利要求1-8任一权利要求所述的一种金属涂装前处理的免水洗硅烷处理剂的应用，其特征在于，所述的应用步骤为：
对金属表面进行前处理后，再采用喷淋或浸泡方式进行硅烷处理，然后烘干；其中硅烷处理剂质量份的1％-5％，喷淋时间0.5-5min，pH值8-10，温度20-40℃，烘干温度100-150℃。
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