本发明专利技术涉及用于金属表面预处理的以硅烷偶联剂为主要成分的金属表面处理剂。该处理剂包括下列原料：１，２－二乙氧硅酯基乙烷（ＢＴＳＥ）、γ－氨丙基硅烷（γ－ＡＰＳ）、水分散性二氧化佳、氟化合物、乙酸和水。本发明专利技术在硅烷偶联剂成膜机理的基础上，通过硅烷偶联剂（ＳＡ）、表面调整剂、辅助成膜剂等主要成份筛选和复配，研究出以硅烷偶联剂为主要成膜剂的金属表面磷化替代剂。本发明专利技术产品具有无毒、无害、无污染、低温快速处理、操作简单、原料来源广泛、价格低、清洁生产等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于防止金属腐蚀和提高金属和涂料之间附着力的以硅烷偶联剂 为主要成分的金属表面处理剂，其适用于使用金属产品的各种工业领域，如家用电器、 汽车制造、电力设备等。
技术介绍
金属材料的腐蚀每时每刻都在我们周围发生。据统计每年约有10%的金属材料因为腐蚀而无法回收,这不仅造成金属资源的巨大浪费，还对正常生产和人身安全带来严重 威胁。对金属材料进行表面处理是一种常用的防腐蚀方法，目前用于金属涂装前处理的 主要方法是磷化法。但传统的金属表面处理方法存在着因含有有毒有害物质而对环境有 污染等问题，已不适应于人类社会越来越高的环境要求。金属材料经磷化后，可以增强金属基体与涂料之间的附着力，提高耐腐蚀性能。磷化处理固然有诸多优点，但也存在很多其自身无法克服的弊端磷化处理液中都含有磷 酸盐及重金属等有害物质，并且在处理过程中都或多或少会产生沉渣及有害气体，影响 生产的正常进行，排放的废水COD及重金属如不进行环保处理就会危害环境；另外，磷化处理大部分需在加温的条件下进行，能耗较大，工艺复杂，操作也不方便。随着社会 的发展与进步，人们对金属涂装预处理产品的要求也愈来愈高，不仅希望它自身性能优 良，更希望它能满足日益增长的环保需要、人体健康要求及资源节约要求。传统磷化处 理的这些弊端就严重制约着它的进一歩发展与应用。所以，人们期望能开发出一种全新 的处理工艺，它能在保持传统磷化处理工艺优点的同时，又能做到工艺简单、绿色环保， 综合成本低。硅垸偶联剂在金属表面处理上的应用是一项崭新的研究课题，90年代这项技术国外 开始研究，虽然不断有相关的研究成果报道，但至今尚未大规模工业化应用。不过对它 的研究使人们看到了全面取代传统磷化工艺的希望。有机硅产品原来只有硅油、硅橡胶和硅树脂等三类，美国联^"碳化物公司(U C C)于上世纪中期开发出了硅垸偶联剂(S A),近年来其发展很快，已成为第四大类有机硅 产品。硅烷偶联剂(S A)品种多、结构复杂、用量少而效果显著，已广泛用于非金属的 表面处理,诸如热塑性增强塑料的表面处理、填充物的表面处理、密封剂，树脂、混凝土、 水交联性聚乙烯、树脂封装材料、壳型造型、轮胎，带涂料、胶粘剂、焊泥及其它方面。 目前国外报道的S A牌号己超过百种，国内常用的有数十种，如A151、 KH 550/560/570/580等。随着共混技术和加工技术的进歩，以及有机硅产品生产成本的降低， 其竞争力大幅度提高，新制品和新用途大大扩展。SA应用于金属表面处理就是其应用的 一个崭新领域。硅烷偶联剂的一般结构式为Y-R-S i X3，其中X是结合在硅原子上的水解性 基团，如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等Y为有机官能团，如氨基，环氧基等R是 具有饱和或不饱和键的碳链。所以它分布在无机物与有机物界面上时，在相互没有亲和 力而难以相容的界面之间起着"乳化剂"的作用(1>。由于界面现象非常复杂，单一的理 论往往难以充分说明,对于硅烷偶联剂在界面的作用机理就有多种解释。已经提出的关于硅垸偶联剂在无机物表面行为的理论主要有化学结合理论、物理吸 附理论、氢键形成理论、可逆平衡理论等。A r k i e s提出的理论模式被认为是最接 近实际的一种理论,按照该理论，硅垸偶联剂在金属表面上的反应过程如下图所示:硅垸 偶联剂首先在水中发生水解反应,进而发生脱水反应形成低聚物，这种低聚物与金属表 面的羟基形成氢键,后发生脱水反应形成部分共价键,最终结果是金属表面被硅烷覆盖。 从上述作用机理还可以看出，金属表面上不具有羟基时，就很难发挥出相应的作用或效 果。近年来，国内外对于磷化替代工艺研究十分活跃，但主要集中在环保无毒磷化配方 及工艺等方面，真正采用硅烷偶联剂为主要成膜剂替代传统磷化工艺的成熟工业应用未 见报道。株式会社放电精密加工研究所远藤康彦、酒井富男专利技术的无铬金属表面处理剂(专 利专利申请号200510127048. X),提供了一种可用于金属产品尤其是镀锌金属产品的 表面处理的具有优异防锈性能的无铬金属表面处理剂，此金属表面处理剂基本上由包含 水和/或醇作为溶剂的含硅粘结剂溶液组成，且二氧化硅组分的浓度是8-25%重量，尤其是，包含通过烷氧基硅烷水解縮聚反应而得到的具有重均分子量iooo-ioooo的烷氧基硅垸低聚物的醇溶液的金属表面处理剂可长期抑制生白锈的出现，优选的是，每100重 量份二氧化硅组分，3-25重量份的平均原始颗粒尺寸不超过70nm的分散纳米级二氧化钛 粉末悬浮在含硅粘结剂溶液中，金属表面处理剂的防锈性能可通过使用醇溶性聚乙烯基 縮丁醛树脂和通过加入具有乙烯基或环氧基团作为官能团的硅垸偶联剂，并结合分散二 氧化钛的纳米级粉末而进一歩改进；曰本油漆株式会社岛仓俊明等人专利技术的非铬酸盐金属表面处理剂及其用途(专利专 利申请号01108890.7)，提供了用于PCM的非铬酸盐金属表面处理剂，它每升含有(a) 硅烷偶联剂和/或其量为0. 01 —100g/l的水解縮合产物，(b)其量为O. 05—100g/l(固体) 的水分散性二氧化硅，和(c)锆离子量为O. 01—50g/l的锆化合物，和/或钛离子量为0. 01 一50g/l的钛化合物；株式会社日矿材料大内高志等人专利技术的金属表面处理剂及用它涂覆的金属材料(专 利专利申请号01801289.X)，是一种含有以下组分(A)至(D)的金属表面处理剂，它牢 固地附着到金属底材例如铝上，即使有很薄的膜厚仍有极好的防腐蚀性能，以及有极好 的可塑性和对涂料的附着力，(A)为至少一种含有3个羰基和至少l个烷氧基甲硅垸基的 有机硅化合物，当组分(A)至(D)的总量为100时，其重量比率为5—15; (B)为至少一种 链烷醇胺改性的环氧树脂，相对于上述总量，其重量比率为10—30; (C)为至少一种封 端的多异氰酸酯，相对干总量，其重量比率为50—70;以及(D)为至少一种氨基树脂， 相对于上述总量，其重量比率为5—15;日本油漆株式会社岛仓俊明等人专利技术的非铬酸盐金属表面处理剂及表面处理方法 (专利专利申请号01801232.X),它每升含有(a)0.01 — 100克/升硅垸偶联剂和/或其 水解縮合产物，(b)0.05—100克/升水分散性二氧化硅(固态)，和(c)锆离子量为0.01 — 50g/l的锆化合物，和/或钛离子量为0.01—50g/l的钛化合物，和/或(d)0.01 — 100克/ 升含硫代羰基的化合物和/或(e)0. l — 100克/升水溶性丙烯酸树脂。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种无毒、无害、无污染的用于金属表面预处理的以硅垸偶联剂 为主要成分的金属表面处理剂。 本专利技术的具体技术方案如下1,2-二乙氧硅酯基乙垸(BTSE) 20—30份Y-氨丙基硅烷(Y-APS) 45—60份水分散性二氧化硅 290—320份氟化合物 2—6份乙酸 0.5—0.8份水 900—928份。所述氟化合物为氟化锆和/或氟化钛。用于金属表面预处理的以硅垸偶联剂为主要成分的金属表面处理剂制备方法包括 下述步骤(1) 取上述配方中1, 2-二乙氧硅酯基乙烷(BTSE)加入三分之二的水中，充分搅拌待 其完溶解后再在其中加入Y -氨丙基硅烷(Y -APS)，充分搅拌后制本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于金属表面预处理的以硅烷偶联剂为主要成分的金属表面处理剂，其特征在于：由下列重量配比的原料组成１，２－二乙氧硅酯基乙烷（ＢＴＳＥ）２０－３０份γ－氨丙基硅烷（γ－ＡＰＳ）４５－６０份水分散性二氧化硅２９ ０－３２０份氟化合物２－６份乙酸０．５－０．８份水９００－９２８份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘万青，饶丹，
申请(专利权)人：合肥华清金属表面处理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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