專利名稱：一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑及其制備方法
技術領域：
本發明主要涉及一種金屬表面硅烷處理劑及其制備方法，尤其涉及一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑及其制備方法。
背景技術：
在金屬表面處理領域，傳統的磷酸鹽轉化和鉻酸鹽鈍化表面處理技術雖然可以獲得良好的效果，但處理過程中排出的廢液中含有鋅、錳、鎳、鉻等重金屬離子和亞硝酸鹽等致癌物質，對環境污染非常嚴重，而金屬表面硅烷化處理技術由于不涉及危害環境的物質，生產工藝能耗低、技術應用領域廣泛，被認為有望取代磷酸鹽轉化處理和鉻酸鹽鈍化處理，是金屬表面單獨防護最新發展方向，現有的技術中硅烷溶液處理過的金屬工件表面形成的膜層，密度不均勻、有空洞、裂陷、與金屬體的扶著力不強，乙二胺四亞甲基叉膦酸鈉屬陰極型緩蝕劑，與無機聚磷酸鹽相比，緩蝕率高3-5倍，能與水混溶，無毒無污染，化學穩定性及耐溫性好，在200°C下仍有良好的阻垢效果。
發明內容
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑及其制備方法。本發明是通過以下技術方案實現的
一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑，由下列組分配制而成的混合液，每升混合液中各組分的重量 份(克)為
丙基二甲氧基娃燒20-30、氣丙基二乙氧基娃燒30-40、水性納米氧化鋒料100-200、丙二醇2-4、氟化鋯2-4、乙二胺四亞甲基叉膦酸鈉2-3、乙二醇單丁醚1-2、尿素1-2、單氟磷酸鈉0. 8-1、丙烯酸0. 6-0. 8、羧甲基纖維素0. 4-0. 6、剩余的為水。所述的水性納米氧化鋅料的制備方法為
(1)將納米氧化鋅超聲分散于其質量5-10倍的無水乙醇中，得到分散液，然后將其質量3-4%的過氧化二異丙苯、1-2%的乙烯基三-甲氧基乙氧基)硅烷加入上述分散液中，在80-90°C溫度下回流反應1-2小時，反應后得到帶有反應基團的偶聯劑改性的納米氧化鋅-乙醇懸浮液，然后進行過濾，離心分離濾液，得到改性納米氧化鋅；
(2)將三羥甲基丙烷，溶于水，然后加入上述改性納米氧化鋅，在球磨機中球磨處理1-2小時，得到改性納米氧化鋅漿料；
(3)將乙烯基三(￠-甲氧基乙氧基)硅烷溶解在乙醇中，制備成質量濃度為2-4%的溶液，加入到上述改性納米氧化鋅漿料中，用醋酸或去離子水調節PH值為3-5，再球磨處理2-3小時，得到所述的水性納米氧化鋅料。所述的水性納米氧化鋅料的制備方法中，所述的納米氧化鋅、三羥甲基丙烷、乙烯基三(￠-甲氧基乙氧基)硅烷和步驟(2)中的水、步驟(3)中的乙醇的質量比為納米氧化鋒二輕甲基丙燒乙稀基二(@ -甲氧基乙氧基)娃燒水乙醇為10-15g:lg:2-3g:90-110 克:95-105 克。所述納米氧化鋅的粒度為40_50nm。一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟
(1)將上述重量份的丙基三甲氧基硅烷加入上述重量份60-70%的水中，充分溶解后再加入上述重量份的氨丙基三乙氧基硅烷，充分攪拌，得混合料A ；
(2)在剩余的水中加入上述重量份的水性納米氧化鋅料，充分攪拌后，加入上述重量份的氟化鋯、乙二醇單丁醚、尿素、丙烯酸、單氟磷酸鈉、羧甲基纖維素，充分攪拌，得混合料B ；
(3)將上述得到的混合料A和B混合，加入醋酸或者去離子水，調節PH為3-5，然后加入剩余各原料，充分攪拌后即得所述含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑。本發明的優點是
使用本發明的表面硅烷處理劑處理金屬后在金屬表面形成的硅烷涂層具有優異的耐腐蝕性能，延長了金屬的使用壽命，通過丙基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷結合在一起使用，可以在金屬表面形成致密而牢固的涂層，而用本發明的工藝制備的水性納米氧化鋅料具有高分散穩定性和高效粘合性，其均勻的分布在金屬表面，使得金屬具有高的致密性及抗離子的滲透性，加入的氟化鋯、乙二胺四亞甲基叉膦酸鈉等助劑，增加了硅烷吸附膜的致密度，改善了成膜質量，使得膜層具有附著力強，無空洞、裂陷，致密均勻，極化電流密度小的特點，且生產過程環保，無污染。
具體實施例方式
實施例1
一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑，由下列組分配制而成的混合液，每升混合液中各組分的重量份(克)為
丙基二甲氧基娃燒30、氛丙基二乙氧基娃燒40、水性納米氧化鋒料200、丙二醇4、氣化鋯4、乙二醇單丁醚2、單氟磷酸鈉1、乙二胺四亞甲基叉膦酸鈉2、尿素2、丙烯酸0. 8、羧甲基纖維素0.6、剩余的為水。所述的水性納米氧化鋅料的制備方法為
(1)將納米氧化鋅超聲分散于其質量10倍的無水乙醇中，得到分散液，然后將其質量3%的過氧化二異丙苯、2%的乙烯基三W -甲氧基乙氧基)硅烷加入上述分散液中，在90°C溫度下回流反應2小時，反應后得到帶有反應基團的偶聯劑改性的納米氧化鋅-乙醇懸浮液，然后進行過濾，離心分離濾液，得到改性納米氧化鋅；
(2)將三羥甲基丙烷，溶于水，然后加入上述改性納米氧化鋅，在球磨機中球磨處理I小時，得到改性納米氧化鋅漿料；
(3)將乙烯基三(￠-甲氧基乙氧基)硅烷溶解在乙醇中，制備成質量濃度為4%的溶液，加入到上述改性納米氧化鋅漿料中，用醋酸或去離子水調節PH值為3，再球磨處理2小時，得到所述的水性納米氧化鋅料。所述的水性納米氧化鋅料的制備方法中，所述的納米氧化鋅、三羥甲基丙烷、乙烯基三(￠-甲氧基乙氧基)硅烷和步驟(2)中的水、步驟(3)中的乙醇的質量比為納米氧化鋅三羥甲基丙烷乙烯基三(￠-甲氧基乙氧基)硅烷冰乙醇為10g:lg:2g:110克95克。所述納米氧化鋅的粒度為50nm。一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑的制備方法，包括以下步驟
(1)將上述重量份的丙基三甲氧基硅烷加入上述重量份70%的水中，充分溶解后再加入上述重量份的氨丙基三乙氧基硅烷，充分攪拌，得混合料A ；
(2)在剩余的水中加入上述重量份的水性納米氧化鋅料，充分攪拌后，加入上述重量份的氟化鋯、乙二醇單丁醚、尿素、單氟磷酸鈉、丙烯酸、羧甲基纖維素，充分攪拌，得混合料B ；
(3)將上述得到的混合料A和B混合，加入醋酸或者去離子水，調節PH為3，然后加入剩余各原料，充分攪拌后即得所述含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑。性能測試
彎曲粘性
用本發明的表面硅烷處理劑處理金屬鋁片，將鋁片對折彎曲60度，用粘性膠帶剝離彎曲部分3次，在X20放大鏡下檢測剝離程度，結果無裂紋；用本發明的表面硅烷處理劑處理金屬鋁片，將鋁片在沸水中浸泡I小時，在室溫下放置24小時，然后將鋁片對折彎曲60度，用粘性膠帶剝離彎曲部分3次，在X20放大鏡下檢測剝離程度，結果無裂紋；
耐腐蝕性
用本發明的表面硅烷處理劑處理鍍鋅鋼板金屬材料，將該材料橫向切開，進行噴灑試驗，所用試劑為濃度為5%的氯化鈉溶液，試驗時間300小時，測量在切割線一側形成的鼓泡寬度，結果鼓泡寬度為0 ;用本發明的表面硅烷處理劑處理金屬材料，將該材料浸泡在濃度為5%的氯化鈉溶液中，浸泡300小時，材料表面基本無變化，浸泡400小時，邊緣出現極少
量鎊斑。
權利要求
1.一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑，其特征在于是由下列組分配制而成的混合液，每升混合液中各組分的重量份(克)為丙基二甲氧基娃燒20-30、氣丙基二乙氧基娃燒30-40、水性納米氧化鋒料100-200、丙二醇2-4、氟化鋯2-4、乙二醇單丁醚1-2、乙二胺四亞甲基叉膦酸鈉2-3、尿素1_2、單氟磷酸鈉O. 8-1、丙烯酸O. 6-0. 8、羧甲基纖維素O. 4-0. 6、剩余的為水；所述的水性納米氧化鋅料的制備方法為(1)將納米氧化鋅超聲分散于其質量5-10倍的無水乙醇中，得到分散液，然后將其質量3-4%的過氧化二異丙苯、1-2%的乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷加入上述分散液中，在80-90°C溫度下回流反應1-2小時，反應后得到帶有反應基團的偶聯劑改性的納米氧化鋅-乙醇懸浮液，然后進行過濾，離心分離濾液，得到改性納米氧化鋅；(2)將三羥甲基丙烷溶于水，然后加入上述改性納米氧化鋅，在球磨機中球磨處理1-2 小時，得到改性納米氧化鋅漿料；(3)將乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷溶解在乙醇中，制備成質量濃度為2-4%的溶液，加入到上述改性納米氧化鋅漿料中，用醋酸或去離子水調節PH值為3-5，再球磨處理2-3小時，得到所述的水性納米氧化鋅料。
2.根據權利要求1所述的一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑， 其特征在于，所述的水性納米氧化鋅料的制備方法中，所述的納米氧化鋅、三羥甲基丙烷、乙烯基三甲氧基乙氧基)硅烷和步驟(2)中的水、步驟(3)中的乙醇的質量比為納米氧化鋒二輕甲基丙燒乙稀基二(β_甲氧基乙氧基)娃燒水乙醇為 10-15g:lg:2-3g:90-110 克95-105 克。
3.根據權利要求1所述的一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑，其特征在于所述納米氧化鋅的粒度為40-50nm。
4.一種如權利要求1所述的含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將上述重量份的丙基三甲氧基硅烷加入上述重量份60-70%的水中，充分溶解后再加入上述重量份的氨丙基三乙氧基硅烷，充分攪拌，得混合料A ；(2)在剩余的水中加入上述重量份的水性納米氧化鋅料，充分攪拌后，加入上述重量份的氟化鋯、乙二醇單丁醚、尿素、單氟磷酸鈉、丙烯酸、羧甲基纖維素，充分攪拌，得混合料 B ；(3)將上述得到的混合料A和B混合，加入醋酸或者去離子水，調節PH為3-5，然后加入剩余各原料，充分攪拌后即得所述含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑。
全文摘要
本發明公開了一種含有水性納米氧化鋅料的金屬表面硅烷處理劑，其特征在于由下列組分配制而成的混合液，每升混合液中各組分的重量份(克)為丙基三甲氧基硅烷20-30、氨丙基三乙氧基硅烷30-40、水性納米氧化鋅料100-200、丙二醇2-4、氟化鋯2-4、乙二醇單丁醚1-2、單氟磷酸鈉0.8-1、乙二胺四亞甲基叉膦酸鈉2-3、尿素1-2、丙烯酸0.6-0.8、羧甲基纖維素0.4-0.6、剩余的為水，本發明的優點是使用本發明的表面硅烷處理劑處理金屬后在金屬表面形成的硅烷涂層具有優異的耐腐蝕性能，延長了金屬的使用壽命，通過丙基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷結合在一起使用，可以在金屬表面形成致密而牢固的涂層。
文檔編號C09D7/12GK103031056SQ20121055093
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者王立新 申請人:安徽六方重聯機械股份有限公司