本发明属于金属表面处理技术领域，特别是涉及一种羟基磷灰石阻锈用溶液及其制备方法。
背景技术：
羟基磷灰石，又称羟磷灰石，碱式磷酸钙，是钙磷灰石的自然矿物化。但是经常被写成的形式以突出它是由两部分组成的：羟基与磷灰石。OH-基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替，生成氟基磷灰石或氯基磷灰石，其中的钙离子可以被多种金属离子通过发生离子交换反应代替，形成对应金属离子的M磷灰石(M代表取代钙离子的金属离子)。
有机硅烷水溶液为主要成分对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比具有以下多个优点：无有害重金属离子，不含磷，无需加温。硅烷处理过程不产生沉渣，处理时间短，控制简便。处理步骤少，可省去表调工序，槽液可重复使用。有效提高油漆对基材的附着力。可共线处理铁板、镀锌板、铝板等多种基材。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种羟基磷灰石阻锈用溶液及其制备方法，通过将磷酸氢二铵和硝酸钙形成羟基磷灰石的成分溶液，在硅烷溶液与金属表面形成的一层致密的保护膜上形成一层防腐蚀的羟基磷灰石层。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种羟基磷灰石阻锈用溶液，该溶液是由多种组分配制而成的混合液，每500克混合液中各组分的质量以克为单位满足：
3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷12-15
硅烷水解液2-3
五水偏硅酸钠30-33
磷酸氢二铵20-25
硝酸钙7-9
氧化钛4-6
硅溶胶8-12
碳酸钠2.5-2.8
葡萄糖酸钠3-5
柠檬酸钠2-2.5
异丙醇100-105
余量为去离子水。
进一步地，所述原料重量份五水偏硅酸钠0.7-0.9份，碳酸钠0.4-0.6份，葡萄糖酸钠1.9-2.1份，柠檬酸钠1.5-1.7份，去离子水20-25份组成硅烷水解液。
进一步地，所述硅烷水解液中还包括异丙醇10-14份，苯胺甲基三乙氧基硅烷5-7份、磷酸氢二铵9-11份、硝酸钙7-9份、氧化钛2-5份和硅溶胶5-7份。
一种羟基磷灰石阻锈用溶液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备硅烷水解液；
按以下重量分计称取原料：苯胺甲基三乙氧基硅烷5-7份，五水偏硅酸钠0.7-0.9份，碳酸钠0.4-0.6份，葡萄糖酸钠1.9-2.1份，柠檬酸钠1.5-1.7份，异丙醇10-14份，去离子水20-25份；
原料称取完毕后，先将去离子水加热至90-100℃，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、异丙醇，搅拌反应40-60分钟，降温至60-70℃，再加入葡萄糖酸钠，搅拌反应30-45分钟制得初步溶液；
步骤二，取去离子水总量的3/5，加热至75-85℃，加入步骤一制得的初步溶液；加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠原料组分，搅拌1-2小时至充分反应制得中间溶液；
步骤三，取步骤二制得的中间溶液总量的2/3，加热至75-85℃，加入磷酸氢二铵和硝酸钙，搅拌11-60分钟后；再加入氧化钛；搅拌40-60分钟后降温至60-70℃；
步骤四，加入剩余中间溶液，搅拌40-60分钟，制得末端溶液；
步骤五，在末端溶液中加入余量的去离子水定容，混合均匀，用碳酸钠调节pH为9-10，制得阻锈溶液。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的硅烷溶液中含有两个关键的官能团——R′和Si-OR。硅烷的结构式为：R′(CH2)nSi(OR)3，其中R′是硅烷特征官能团，它能跟油漆等发生反应而结合；而Si-OR能水解生成Si-OH，Si-OH能与金属材料表面的羟基脱水缩合生成共价键。一方面：硅烷膜具有一定的防腐蚀作用；另一方面，硅烷莫改善了金属表面性能，能与油漆等防腐涂层更好的结合。
2、本发明的磷酸氢二铵和硝酸钙形成羟基磷灰石的成分溶液，在硅烷溶液与金属表面形成的一层致密的保护膜上形成一层防腐蚀的羟基磷灰石层，经过打磨后，形成坚硬的羟基磷灰石膜层，提高耐摩擦、耐高温、耐低温，具有生物结合性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种羟基磷灰石阻锈用溶液，该溶液是由多种组分配制而成的混合液，每500克混合液中各组分的质量以克为单位满足：3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷12、硅烷水解液2、五水偏硅酸钠3、磷酸氢二铵20、硝酸钙7、氧化钛4、硅溶胶8、碳酸钠2.5、葡萄糖酸钠3、柠檬酸钠2、异丙醇100、去离子水309.5。
其中，原料重量份五水偏硅酸钠0.7份，碳酸钠0.4份，葡萄糖酸钠1.9份，柠檬酸钠1.5份，去离子水25份组成硅烷水解液。
其中，硅烷水解液中还包括异丙醇10份，苯胺甲基三乙氧基硅烷5份、磷酸氢二铵9份、硝酸钙7份、氧化钛2-5份和硅溶胶5份。
一种羟基磷灰石阻锈用溶液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备硅烷水解液；
按以下重量分计称取原料：苯胺甲基三乙氧基硅烷5份，五水偏硅酸钠0.7份，碳酸钠0.4份，葡萄糖酸钠1.9份，柠檬酸钠1.5份，异丙醇10份，去离子水20份；
原料称取完毕后，先将去离子水加热至90-100℃，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、异丙醇，搅拌反应40-60分钟，降温至60-70℃，再加入葡萄糖酸钠，搅拌反应30-45分钟制得初步溶液；
步骤二，取去离子水总量的3/5，加热至75-85℃，加入步骤一制得的初步溶液；加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠原料组分，搅拌1-2小时至充分反应制得中间溶液；
步骤三，取步骤二制得的中间溶液总量的2/3，加热至75-85℃，加入磷酸氢二铵和硝酸钙，搅拌11-60分钟后；再加入氧化钛；搅拌40-60分钟后降温至60-70℃；
步骤四，加入剩余中间溶液，搅拌40-60分钟，制得末端溶液；
步骤五，在末端溶液中加入余量的去离子水定容，混合均匀，用碳酸钠调节pH为9-10，制得阻锈溶液
实施例二
一种羟基磷灰石阻锈用溶液，该溶液是由多种组分配制而成的混合液，每500克混合液中各组分的质量以克为单位满足：3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷15、硅烷水解液3、五水偏硅酸钠33、磷酸氢二铵25、硝酸钙9、氧化钛6、硅溶胶12、碳酸钠2.8、葡萄糖酸钠5、柠檬酸钠2.5、异丙醇105、去离子水281.7。
其中，原料重量份五水偏硅酸钠0.9份，碳酸钠0.6份，葡萄糖酸钠2.1份，柠檬酸钠1.7份，去离子水20份组成硅烷水解液。
其中，硅烷水解液中还包括异丙醇14份，苯胺甲基三乙氧基硅烷7份、磷酸氢二铵11份、硝酸钙9份、氧化钛5份和硅溶胶7份。
一种羟基磷灰石阻锈用溶液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备硅烷水解液；
按以下重量分计称取原料：苯胺甲基三乙氧基硅烷7份，五水偏硅酸钠0.9份，碳酸钠0.6份，葡萄糖酸钠2.1份，柠檬酸钠1.7份，异丙醇14份，去离子水20份；
原料称取完毕后，先将去离子水加热至90-100℃，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、异丙醇，搅拌反应40-60分钟，降温至60-70℃，再加入葡萄糖酸钠，搅拌反应30-45分钟制得初步溶液；
步骤二，取去离子水总量的3/5，加热至75-85℃，加入步骤一制得的初步溶液；加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠原料组分，搅拌1-2小时至充分反应制得中间溶液；
步骤三，取步骤二制得的中间溶液总量的2/3，加热至75-85℃，加入磷酸氢二铵和硝酸钙，搅拌11-60分钟后；再加入氧化钛；搅拌40-60分钟后降温至60-70℃；
步骤四，加入剩余中间溶液，搅拌40-60分钟，制得末端溶液；
步骤五，在末端溶液中加入余量的去离子水定容，混合均匀，用碳酸钠调节pH为9-10，制得阻锈溶液。
实施例三
一种羟基磷灰石阻锈用溶液，该溶液是由多种组分配制而成的混合液，每500克混合液中各组分的质量以克为单位满足：3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷13.5、硅烷水解液2.5、五水偏硅酸钠32、磷酸氢二铵22硝酸钙8、氧化钛5、硅溶胶10、碳酸钠2.6、葡萄糖酸钠3.5、柠檬酸钠2.25、异丙醇102、去离子水296.65。
其中，原料重量份五水偏硅酸钠0.8份，碳酸钠0.5份，葡萄糖酸钠2.0份，柠檬酸钠1.6份，去离子水23份组成硅烷水解液。
其中，硅烷水解液中还包括异丙醇12份，苯胺甲基三乙氧基硅烷6份、磷酸氢二铵10份、硝酸钙8份、氧化钛3份和硅溶胶6份。
一种羟基磷灰石阻锈用溶液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备硅烷水解液；
按以下重量分计称取原料：苯胺甲基三乙氧基硅烷6份，五水偏硅酸钠0.8份，碳酸钠0.5份，葡萄糖酸钠2.0份，柠檬酸钠1.6份，异丙醇13份，去离子水23份；
原料称取完毕后，先将去离子水加热至90-100℃，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、异丙醇，搅拌反应40-60分钟，降温至60-70℃，再加入葡萄糖酸钠，搅拌反应30-45分钟制得初步溶液；
步骤二，取去离子水总量的3/5，加热至75-85℃，加入步骤一制得的初步溶液；加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、五水偏硅酸钠、碳酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠原料组分，搅拌1-2小时至充分反应制得中间溶液；
步骤三，取步骤二制得的中间溶液总量的2/3，加热至75-85℃，加入磷酸氢二铵和硝酸钙，搅拌11-60分钟后；再加入氧化钛；搅拌40-60分钟后降温至60-70℃；
步骤四，加入剩余中间溶液，搅拌40-60分钟，制得末端溶液；
步骤五，在末端溶液中加入余量的去离子水定容，混合均匀，用碳酸钠调节pH为9-10，制得阻锈溶液。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。