本发明涉及一种金属表面处理剂，更具体地说它涉及一种硅烷处理剂及其制备方法。
背景技术：
金属发生电化学腐蚀的主要原因之一是由于金属表面与电解质溶液或与潮湿的大气接触，进而产生各种腐蚀原电池而对金属产生腐蚀。据此，可通过改变金属表面状态，使金属表面与腐蚀环境隔离，以防止腐蚀的发生。而硅烷处理剂是一种对金属表面进行处理的处理剂，其在使用的过程中不产生沉渣，处理时间相比较传统的磷化处理要缩短许多。控制硅烷处理剂进行处理时，槽液可重复使用，进而增加了硅烷处理剂的经济效益。同时硅烷处理剂还具备有效提高油漆对金属表面附着力的作用。
公开号为cn103088335a的中国专利国内公开了一种金属表面改性硅烷处理剂及其制备方法，但是该金属表面改性硅烷处理剂在金属表面形成的保护膜对金属的防腐性能较差，有待改进。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种硅烷处理剂，该硅烷处理剂具有显著增强金属表面防腐性能的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种硅烷处理剂，包括如下重量份的组分：
硅烷偶联剂2-5份；
植酸2-5份；
硝酸盐8-14份；
钼酸盐4-7份；
水70-100份。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂的基本分子式为r'(ch2)nsi(or)3，其中(or)为可水解的基团，r'为有机官能团，其在水中水解后形成si(or)3、h2osi(oh)3以及3roh，而其中的sioh基团与金属表面的meoh基团将发生如下缩水反应：
sioh+meoh＝siome+h2o
由于si-o-me的共价键之间的作用力可达700kj/tool，进而与金属表面紧密连接，起到隔绝金属表面与外部电离子，进而避免金属腐蚀的作用；同时，一部分sioh基团之间发生缩聚反应，进而形成si-o-si三维网状结构硅烷附着在金属表面，起到保护金属表面的作用。
本发明进一步设置为：还包括用于将溶液ph值调节至4-5的甲酸。
通过采用上述技术方案，令溶液呈酸性，由于在酸性条件下可促进硅烷偶联剂与金属表面meoh基团的反应，进而将会产生用于隔绝金属表面与外界电离子的致密膜层，从而避免硅烷偶联剂碱性条件下，仅在金属表面形成经过水洗工序便会反锈的防锈水膜，从而起到对金属的防腐作用。
本发明进一步设置为：所述硅烷偶联剂为kh550或者kh560。
通过采用上述技术方案，利用kh560内含有的环氧基团与植酸进行反应，而该反应的产物被涂抹在金属表面后将对金属表面起到优秀的耐腐蚀作用，从而提升该硅烷处理剂对金属的防腐效果。
本发明进一步设置为：所述硝酸盐为硝酸钠。
通过采用上述技术方案，由于硝酸钠在溶解于水时将吸收水中的热量，进而令水温下降，通过搅拌该水溶液将使得水中的溶解氧的含量上升，又由于钼酸盐在成膜时需要溶解氧辅助作用，进而在加入硝酸钠后，将使得钼酸盐能够更好地形成膜状物质，进而将更好地形成一层对金属表面具备缓蚀效果的膜。
本发明进一步设置为：所述钼酸盐为钼酸钠或者钼酸铵。
通过采用上述技术方案，钼酸钠与钼酸铵作为优秀的腐蚀抑制剂，具备抑制金属腐蚀的作用，同时不含重金属离子，进而避免对环境形成污染。
本发明进一步设置为：所述水为去离子水。
通过采用上述技术方案，降低该硅烷处理剂的电导率。
本发明另一发明目的在于提供一种硅烷处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将2-5份kh550或者kh560加入到70-100份的去离子水中水解3小时；
步骤2：依次加入2-5份植酸、8-13份硝酸钠、3-8份钼酸钠或者钼酸铵并不断搅拌20分钟；
步骤3：加入2-8份甲酸，直至ph值调节至4.0-5.0。
通过采用上述技术方案，令各个原料之间能够充分的水解、混合以及反应，进而使得该硅烷处理剂具备优秀的防止金属腐蚀的效果。
本发明进一步设置为：通过ph检测仪实时对步骤3中的混合液的ph值进行监测。
通过采用上述技术方案，对混合液的ph进行时刻的检测，避免甲酸添加的份量过多或者过少，从而使得该硅烷处理剂具备优秀的防止金属腐蚀的效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.本发明制备硅烷处理剂，其性能稳定，制备简单，且具备无毒、无污染的特点；
2.利用本发明制备的硅烷处理剂处理金属工件后，在金属表面形成的膜层具有优秀的附着力、致密均匀以及极化电流密度小的特点，改善了现有金属表面预处理的不足，从而能更好的被应用到金属表面预处理中。
具体实施方式
实施例1
一种硅烷处理剂，其组成原料各组分按照重量份组成如下：
kh5602份；
植酸2份；
硝酸钠8份；
钼酸钠4份；
去离子水70份；
还包括用于将溶液ph值调节至4-5的甲酸。
一种硅烷处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将2份kh560加入到70份的去离子水中水解3小时；
步骤2：依次加入2份植酸、8份硝酸钠、3份钼酸钠并不断搅拌20分钟；
步骤3：在利用ph检测仪实时对步骤3中的混合液的ph值进行监测时，不断向步骤2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值调节至4.0-5.0。
实施例2
一种硅烷处理剂，其组成原料各组分按照重量份组成如下：
kh5603份；
植酸3份；
硝酸钠10份；
钼酸钠5份；
去离子水80份；
还包括用于将溶液ph值调节至4-5的甲酸。
一种硅烷处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将3份kh560加入到80份的去离子水中水解3小时；
步骤2：依次加入3份植酸、10份硝酸钠、5份钼酸钠并不断搅拌20分钟；
步骤3：在利用ph检测仪实时对步骤3中的混合液的ph值进行监测时，不断向步骤2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值调节至4.0-5.0。
实施例3
一种硅烷处理剂，其组成原料各组分按照重量份组成如下：
kh5604份；
植酸4份；
硝酸钠12份；
钼酸钠6份；
去离子水90份；
还包括用于将溶液ph值调节至4-5的甲酸。
一种硅烷处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将4份kh560加入到90份的去离子水中水解3小时；
步骤2：依次加入4份植酸、12份硝酸钠、6份钼酸钠并不断搅拌20分钟；
步骤3：在利用ph检测仪实时对步骤3中的混合液的ph值进行监测时，不断向步骤2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值调节至4.0-5.0。
实施例4
一种硅烷处理剂，其组成原料各组分按照重量份组成如下：
kh5605份；
植酸5份；
硝酸钠14份；
钼酸钠7份；
去离子水100份；
还包括用于将溶液ph值调节至4-5的甲酸。
一种硅烷处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将5份kh560加入到100份的去离子水中水解3小时；
步骤2：依次加入5份植酸、14份硝酸钠、7份钼酸钠并不断搅拌20分钟；
步骤3：在利用ph检测仪实时对步骤3中的混合液的ph值进行监测时，不断向步骤2中的混合液加入甲酸，直至混合液的ph值调节至4.0-5.0。
实施例5
实施例5与实施例1的不同在于，实施例5未加入钼酸钠，但是加入钼酸铵2份。
实施例6
实施例6与实施例2的不同在于，实施例5未加入钼酸钠，但是加入钼酸铵3份。
实施例7
实施例7与实施例3的不同在于，实施例5未加入钼酸钠，但是加入钼酸铵4份。
实施例8
实施例8与实施例4的不同在于，实施例5未加入钼酸钠，但是加入钼酸铵5份。
实施例9
实施例9与实施例1的不同在于，实施例9加入kh5605份。
实施例10
实施例10与实施例2的不同在于，实施例10加入kh5605份。
实施例11
实施例11与实施例3的不同在于，实施例11加入kh5605份。
实施例12
实施例12与实施例1的不同在于，实施例12加入植酸3份。
实施例13
实施例13与实施例1的不同在于，实施例13加入植酸4份。
实施例14
实施例14与实施例1的不同在于，实施例14加入植酸5份。
实施例15
实施例15与实施例4的不同在于，实施例18加入kh5505份。
采用以下对比例：
对比例1：对比例1与实施例4的不同在于，对比例1未加入硝酸钠。
对比例2：对比例2与实施例4的不同在于，对比例2未加入植酸。
对比例3：对比例3为公开号为cn103088335a的中国专利中的实施例。
针对实施例1、实施例9-14以及对比例1-3的硅烷处理剂进行性能测试，测试方法如下：
一、硅烷膜厚度测试
根据gb/t4956-2003，磁性基体上非磁性覆盖层、覆
盖层厚度测量磁性法进行测试。
二、涂覆后中性盐雾试验
根据gb/t10125-1997，人造气氛腐蚀试验盐雾试验标准进行测试。
三、漆膜附着力等级测试
根据gb/t9286-1998，色漆和清漆漆膜的划格试验标准进行测试，漆膜附着力的标度规定如下：0、1、2、3、4、5，其中0是为附着能力最强，并且5为附着能力最弱。
四、漆膜耐冲击性能测试
根据gb/t1732-1993，漆膜耐冲击测定法进行测试。
表一实施例1-15以及对比例1-3的性能测试结果
通过分析表一中的实验数据，可以得出以下结论：
实施例1-14的硅烷处理剂的原料相同，不同之处在于添加的物料比例不同，但是通过测试得出的结论大致相同，进而该配方具备优秀的概括性。
对比实施例4以及对比例1-2的实验数据可以发现，实施例4的硅烷处理剂的综合性能要明显优于对比例1与2中的硅烷处理剂的综合性能。这是由于硝酸钠在水溶液中溶解时会吸收水中的热量，进而通过搅拌令水中的溶解氧含量增加，进而促进钼酸盐的膜化，而减少了硝酸钠后，水溶液中溶解氧的含量未能够促进钼酸盐的膜化，进而减少金属表面的膜层厚度，从而降低该硅烷处理剂对金属表面的防腐性能。
对比实施例1以及对比例2的实验数据可以发现，本发明的实施例1的硅烷处理剂的综合性能要明显优于对比例3中的硅烷处理剂的综合性能。这是由于本发明的配方考虑到各个物质之间的配合关系，进而得出本发明的关于硅烷处理剂的配方，该配方在室温下即可制备出硅烷处理剂，另外该硅烷处理具备优秀的金属表面附着力，从而使得该硅烷处理剂具备优秀的金属表面防腐性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。