一種基于導電聚合物復合的金屬表面處理劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及金屬表面處理技術領域，具體設及一種提高金屬耐腐蝕性的環保型表 面處理劑。
【背景技術】
[0002] 金屬材料一般都要進行表面處理，使其表面生成一層致密穩定性較高的薄膜，W 提高其抗蝕性，增加表面光澤性和抗污染能力。金屬的表面處理普遍采用憐化和銘酸鹽純 化處理。六價銘是致癌物質，對人體和環境都有嚴重危害，而憐化處理會產生大量廢渣和廢 水，對環境會造成嚴重的污染。因此采用環保綠色處理方法取代憐化或銘酸鹽純化表面處 理技術，是冶金企業面臨的十分迫切的任務。
[0003] 目前用來替代純化和憐化的技術主要有鋼酸鹽處理、稀±金屬處理、娃酸鹽處理、 硅烷處理、植酸處理及聚合物樹脂處理等，但運些技術的處理效果還達不到憐化和銘酸鹽 純化所具有的耐蝕性，或者是費用太高。導電聚合物，尤其是聚苯胺和聚化咯，由于其易于 合成、成本低廉、無毒環保，且對金屬具有極佳的防腐效果，近年來受到廣泛關注。但由于導 電聚合物難W溶解和加工，常被作為緩蝕劑填料用于防腐涂料中，而難W在金屬表面處理 劑中得W應用。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于解決現有金屬表面處理中所造成的環境污染問題，采用導電聚 合物為主要緩蝕劑，將硅烷偶聯劑與有機樹脂有機結合形成交聯體系，作用于金屬表面形 成一層具有優異耐腐蝕性的保護皮膜。
[0005] 為了解決W上技術問題，本發明是通過W下技術方案予W實現的。
[0006] 本發明提供了一種基于導電聚合物復合的金屬表面處理劑，該表面處理劑的成分 質量百分比為：導電聚合物，0.05~0.5%;有機樹脂，2~10%;氨基硅烷偶聯劑，1~6%; 環氧硅烷偶聯劑，2~9% ;無機緩蝕劑，0~0. 5% ;抑調節劑，適量；余量為去離子水。該 表面處理劑的抑值為3~7。所述的各組分含量均為固體成分占表面處理劑的百分含量。
[0007] 所述的導電聚合物為聚苯胺和聚化咯中的一種或兩種W上的混合物；導電聚合物 來源于導電聚合物水分散液，分散液中導電聚合物的粒徑大小范圍為20-500nm。
[0008] 所述有機樹脂為水性環氧樹脂、水性聚氨醋樹脂和水性丙締酸樹脂的一種或兩種 W上的混合物。
[0009] 所述的氨基硅烷偶聯劑為3-氨丙基二甲氧基硅烷、丫-氨丙基甲基二乙氧基 硅烷、3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷、N-2-(氨乙基）-3-氨丙基Ξ甲氧基硅烷、Ν-(β氨乙 基）-丫-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基）-丫-氨丙基Ξ乙氧基硅烷、Ν-(β-氨 乙基）-丫 -氨丙基甲基二乙氧基硅烷的一種或兩種W上的混合物。
[0010] 所述的環氧硅烷偶聯劑為3-(2,3-環氧丙氧）丙基Ξ甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧環 己烷基）乙基Ξ甲氧基硅烷和3-(2,3環氧丙氧）丙基甲基二乙氧基硅烷的一種或兩種W 上的混合物。
[0011] 所述的無機緩蝕劑為饑酸鹽、鋼酸鹽、鐵酸鹽的一種或兩種W上的混合物。無機緩 蝕劑不是必要添加組分。
[0012] 所述的抑調節劑為醋酸、硫酸、鹽酸、憐酸、硝酸、植酸及單寧酸的一種或兩種W 上混合物。
[0013] 進一步的，所述導電聚合物水分散液中，導電聚合物的粒徑大小為50-300nm。
[0014] 進一步的，所述表面處理劑的抑值為3~5。
[0015] 本發明同時提供了一種基于導電聚合物復合的環保型金屬表面處理劑的制備方 法，具體步驟是：（1)將環氧硅烷偶聯劑用抑為3~4的醋酸水溶液水解稀釋，得質量濃度 為5-30%的環氧硅烷溶液；（2)將氨基硅烷偶聯劑水解稀釋，得質量濃度為5~30%的氨 基硅烷溶液；（3)在裝有一定量去離子水的反應蓋中，邊攬拌邊依次加入環氧硅烷溶液、氨 基硅烷溶液，攬拌15~30min后，用抑調節劑調節抑為3~5,再依次加入有機樹脂、無機 緩蝕劑、導電聚合物，補充去離子水，用抑調節劑調節后，攬拌20min~30min，即獲得本發 明的環保型金屬表面處理劑。
[0016] 本發明的效果和益處是將導電聚合物、有機樹脂、硅烷溶液及無機緩蝕劑有機結 合，作用于金屬表面后形成致密的保護皮膜。利用氨基硅烷偶聯劑、環氧硅烷偶聯劑及有 機樹脂中的多官能團，在成膜過程中能夠相互反應從而在金屬表面形成Ξ維網狀的保護皮 膜，能有效阻隔外界環境中的氧氣、水等腐蝕因素且具有優異的耐水性和耐堿性；同時導電 聚合物納米粒子和無機緩蝕劑在成膜過程中也將均勻分布在Ξ網網狀的皮膜中，從而賦予 保護皮膜極佳的耐蝕性能。本發明不含任何有毒物質，是一種環保型的金屬表面處理劑。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
[0018] 冷社鋼板打磨除誘后用脫脂液除油，經自來水沖洗，去離子水漂洗、工業酒精漂 洗，熱風吹干后待處理。
[0019] 鍛鋒板表面用脫脂液除油，經自來水沖洗，去離子水漂洗、工業酒精漂洗，熱風吹 干后待預處理。
[0020] 處理溫度：室溫；處理時間：5-15s;處理方式：浸涂、噴涂、漉涂均可；固化溫度： 200°C;固化時間：15~60s;膜厚：0. 7~1. 5g/m2。
[0021] 評價用本發明所獲皮膜的耐蝕性，采用中性鹽霧試驗和電化學輔助試驗來實現。 評價結果是通過W下試驗內容得到：
[0022] (1)中性鹽霧試驗
[0023] 按照國標GB/T10125-1997采用連續噴霧，在不同的時間段取出，并用軟毛刷輕 刷試樣表面，取出后用清水沖洗，觀察出現誘蝕的面積，用劃格法計算出誘蝕的面積。
[0024] (2)電化學輔助試驗
[00巧]采用上海辰華儀器公司生產的型號為CHI660D電化學工作站測試本發明處理 過的試樣在5%NaCl溶液中的塔菲爾極化曲線，用軟件對數據進行擬合后得出極化電阻 化Ω·cm2)和自腐蝕電流（A/cm2)等參數。
[0026] 表1、本發明各實施例的配方
[0027]
[0028] 表2、本發明環保型金屬表面處理劑涂覆后的金屬樣品腐蝕實驗檢驗結果
[0029]
【主權項】
1. 一種基于導電聚合物復合的金屬表面處理劑，其特征在于，該表面處理劑的成分質 量百分比為：導電聚合物，0.05~0.5% ;有機樹脂，2~10% ;氨基硅烷偶聯劑，1~6% ; 環氧硅烷偶聯劑，2~9%;無機緩蝕劑，0~0. 5% ;pH調節劑，適量；余量為去離子水；所述 表面處理劑的pH值為3~7 ;所述各組分含量均為固體成分占表面處理劑的百分含量； 所述導電聚合物為聚苯胺和聚吡咯中的一種或兩種以上的混合物；所述導電聚合物來 源于導電聚合物水分散液，該分散液中導電聚合物的粒徑大小為20-500nm; 所述有機樹脂為水性環氧樹脂、水性聚氨酯樹脂和水性丙烯酸樹脂的一種或兩種以上 的混合物； 所述的氨基硅烷偶聯劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、 3_氛丙基二乙氧基硅烷、Ν_2_(氛乙基）_3_氛丙基二甲氧基硅烷、Ν-(β氛乙基）-γ-氛丙 基甲基-二甲氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基）-γ-氨丙基二乙氧基硅烷、Ν-(β-氨乙基）-γ-氨 丙基甲基二乙氧基硅烷的一種或兩種以上的混合物； 所述的環氧硅烷偶聯劑為3-(2,3_環氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4_環氧環己烷 基）乙基三甲氧基硅烷和3-(2, 3環氧丙氧）丙基甲基二乙氧基硅烷的一種或兩種以上的 混合物； 所述的無機緩蝕劑為釩酸鹽、鉬酸鹽、鈦酸鹽的一種或兩種以上的混合物； 所述的pH調節劑為醋酸、硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、植酸及單寧酸的一種或兩種以上的 混合物。2. 如權利要求1所述的一種基于導電聚合物復合的金屬表面處理劑，其特征在于，所 述導電聚合物水分散液中，導電聚合物的粒徑大小為50-300nm。3. 如權利要求1所述的一種基于導電聚合物復合的金屬表面處理劑，其特征在于，所 述表面處理劑的pH值為3~5。
【專利摘要】本發明公開了一種基于導電聚合物復合的金屬表面處理劑，屬于金屬表面處理技術領域。該表面處理劑的成分質量百分比為：導電聚合物，0.05～0.5％；有機樹脂，2～10％；氨基硅烷偶聯劑，1～6％；環氧硅烷偶聯劑，2～9％；無機緩蝕劑，0～0.5％；pH調節劑，適量；余量為去離子水。本發明采用導電聚合物為主要緩蝕劑，將硅烷偶聯劑與有機樹脂有機結合形成交聯體系，作用于金屬表面形成一層具有優異耐腐蝕性的保護皮膜。本發明不含任何有毒物質，解決了現有金屬表面處理中所造成的環境污染問題，是一種環保型的金屬表面處理劑。
【IPC分類】C23F11/08
【公開號】CN105331981
【申請號】CN201510634077
【發明人】陳均, 陶禎臻, 趙龍飛, 張振興
【申請人】安徽工業大學
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年9月29日