[发明专利]以硅烷偶联剂为主要成分的金属表面处理剂及其制备方法

说明书

一种以硅烷偶联剂为主要成分的金属表面处理剂，所述金属表面处理剂是一种包含氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、氟锆酸、氟钛酸、钨酸盐以及改性纳米二氧化硅的水溶液，本发明提供的金属表面处理剂在金属材料表面形成稳定的有机‑无机覆膜，具有优异的附着性和耐蚀性，而且不会产生含有重金属的废水及废渣，对环境友好。

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种金属材料用表面处理剂。

背景技术

通过对涂装前金属实施表面处理可以改善金属表面的性能，提高其与涂料的粘结性和耐腐蚀性。传统的磷化和铬钝化技术因其工艺成熟、成本低廉在表面处理行业得到广泛应用，但是磷化产品存在易沉渣、膜层附着力弱和耐蚀性差等缺陷，更为严重的是这类工艺废物处理和排放耗费大，会对环境造成不可避免的污染；铬钝化产品的六价铬会通过与水分的接触而溶出，具有极强的毒性，世界各国都已经严格限制使用。随着涂装行业对环保要求的不断提高，人们环保意识的不断增强，使用环保型涂装前处理产品代替传统磷化或铬钝化产品显的尤为重要。

硅烷化技术与传统金属表面处理工艺相比，不会产生含有重金属的废水及废渣，对环境也更加友好。硅烷偶联剂会在金属表面反应形成一层超薄的硅烷膜，与金属底材和涂料图层均有良好的附着力，适用于金属涂装防护的各种工业领域，如家用电器、金属办公家具、汽车制造、电力设备、仓储货架等。因此非常需要通过设置特定的以硅烷偶联剂为主要成分的高效环保金属表面处理剂，以满足日益增长的经济及环保需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种不含磷、不含铬酸盐、无毒、无害、无污染的金属表面处理剂，涂布性能和液体稳定性优异，耐腐蚀性和密合性强。所述金属表面处理剂是一种包含氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、氟锆酸、氟钛酸、钨酸盐以及改性纳米二氧化硅的水溶液，其特征在于，每升水溶液中各组分的重量份为：

氨基硅烷偶联剂5～15 g；

环氧基硅烷偶联剂2～10 g；

氟锆酸0.1～2.5g；

氟钛酸0.1～2.5g；

钨酸盐0.05～1 g；

改性纳米二氧化硅0.005～0.1 g；

水 余量；

所述改性纳米二氧化硅是异氰酸酯基封端的超支化聚氨酯改性纳米二氧化硅。

优选地，所述氟锆酸与氟钛酸的重量比为1：（1～3）。

优选地，所述氨基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂的重量比为1：（0.25～0.5）。

优选地，所述氨基硅烷偶联剂具有共计两个以上的氨基及/或亚氨基；环氧基硅烷偶联剂选自γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三丁氧基硅烷、3，4-环氧基环己基甲基三甲氧基硅烷、3，4-环氧基环己基甲基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷中的任一种或几种的组合。

优选地，所述钨酸盐选自钨酸钠或者钨酸钙中的一种，且所述氨基硅烷偶联剂和环氧硅烷偶联剂的总重量、氟锆酸和氟钛酸的总重量与钨酸盐的重量比为1：（0.1～0.2）：（0.005～0.05）。

优选地，所述水溶液进一步含有选自脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐；烷基胺盐、季铵盐、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯衍生物、山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯、丙三醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷基烷醇酰胺中的任一种表面活性剂。