[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，每升水溶液中各组分的重量为：氨基硅烷偶联剂5～15g；环氧基硅烷偶联剂2～10g；氟锆酸0.1～2.5g；氟钛酸0.1～2.5g；钨酸盐0.05～1g；改性纳米二氧化硅0.005～0.1g；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；所述改性纳米二氧化硅是先用氨基硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅，再将其与异氰酸酯基封端的超支化聚氨酯复合；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)；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)；所述氨基硅烷偶联剂结构式为其中R为：‑C₃H₆NHC₂H₄NH₂；所述环氧基硅烷偶联剂为β‑(3，4‑环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷；所述改性纳米二氧化硅制备方法如下：(1)在三口烧瓶中加入60g丙酮和1g纳米二氧化硅，超声分散均匀，加入1g3‑氨基丙基三乙氧基硅烷，再加入含有1ml三乙胺的去离子水10ml作为催化剂，55℃下回流反应4h，过滤，用丙酮洗涤三次，在真空干燥箱60℃下干燥24h，得到表面含有氨基的纳米二氧化硅；(2)将0.05mol的4’4‑二苯基甲烷二异氰酸酯溶解于20mL的甲苯，得到二异氰酸酯甲苯溶液，然后将0.05mol三羟甲基丙烷溶解于20mL二甲基亚砜溶液，得到三羟甲基丙烷溶液，然后将所述三羟甲基丙烷溶液加入到带搅拌和回流装置的三口烧瓶中，在40℃氮气保护下，向其中缓慢加入所述的二异氰酸酯的甲苯溶液；(3)滴加完后，体系在40℃下继续反应10h，然后向反应介质中加入0.002mol的苯酚，加热，在100℃下反应5h；(4)反应结束后，减压蒸馏出溶剂，所得产物用甲醇‑四氢呋喃溶解、沉降3次，过滤，60℃真空干燥24h，得到超支化聚氨酯；(5)在三口烧瓶中加入上述合成的表面含有氨基的纳米二氧化硅0.1g、超支化聚氨酯1g以及N,N‑二甲基甲酰胺50ml，室温下搅拌均匀，在40℃下反应10小时，在甲醇中沉降和过滤，得到超支化聚氨酯和纳米二氧化硅的复合物，即所述改性纳米二氧化硅。