本发明涉及无铬硅烷膜的制备方法，具体涉及一种铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法。
背景技术：
铝卷材涂装中的卷材涂装都以辊涂为主。铝卷材彩色涂层的具体的生产过程为：由精密涂装机在经过前处理的铝卷材表面均匀涂布相同厚度的涂料，匀速进入带有排气装置的烘箱，再采用红外线或热风循环式烘烤工艺进行固化，在特定温度下，交联成膜，最终制得具备一定厚度的完整涂膜。
金属卷材彩涂工艺已有近100年历史，国内在上世纪80年代正式开始彩涂工艺，随着中国经济发展，近十年来，该工艺得到快速发展，在建筑、汽车、家用电器、办公用具等方面有着广泛的用途。铝材彩涂生产中，铝卷连续通过脱脂清洗、化学转化膜、涂漆和固化等步骤。其中，表面处理最主要的环节即是化学转化膜处理，目前多采用铬钝化工艺处理。
现有技术中，存在下述技术问题：铬钝化处理本身含有铬，处理后还需大量溢流水对铝件进行漂洗。其中，六价铬已经证实是致癌重金属，因此在欧盟的rohs指令中对其含量有严格的规定；而相对环保的三价铬仍含有一定毒性且在环境中仍然会转化为六价铬。
为了适应对于环境日益严格的要求，同时在生产处理过程中节约资源，以尽量少的化学物质消耗量和常温不加热处理，使人们清醒的认识到采用无磷、无铬、无重金属、无渣、常温处理工艺的重要性，本发明提出了一种能够替代传统的铬钝化处理的铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法，不仅转化膜耐腐蚀性能佳，而且进一步的减少了废水的处理，无铬，环境友好。
为实现上述目的，本发明是通过下列技术方案实现的：
一种铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法，包括如下步骤：
1)清洗：将铝卷材浸在酸/碱性清洗液中，温度为常温，时间为30～60秒；
2)水漂洗：将经过步骤1)清洗的工件浸在水中，其中，水要保持溢流，ph＝5～92，温度为常温，时间30～60秒；
3)去离子水洗：将经过步骤2)处理的工件用去离子水清洗，其中，滴水电导率<20us/cm，温度为常温，时间10秒；
4)直喷纯水洗：时间10秒，温度常温；
5)硅烷处理：硅烷处理液包括下述质量份的成分：
硅烷偶联剂2～20份，
羟胺0～2份，
钛溶胶0.1～2份，
锆溶胶0.1～2份，
乙醇或甲醇1～5份，
将硅烷化处理液用去离子水稀释为质量分数为0.2～2％的水溶液，通过ph调整剂控制ph值4.0～7.0，温度为常温，时间：1～60秒，通过辊涂、喷淋或者浸泡的方式处理经过步骤4)纯水清洗的工件；
6)烘干：80～120℃，热风干燥。
作为进一步的改进，所述步骤5)中硅烷偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷、双[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺1～10份、氨丙基三乙氧基硅烷的任意两种。
作为进一步的改进，所述ph调整剂为氢氟酸、鞣酸、乳酸、羟基乙叉二膦酸的任意两种。
作为进一步的改进，所述ph调整剂为氢氟酸0.03～0.05份，鞣酸0.03～0.05份。
作为进一步的改进，所述ph调整剂为乳酸0.5～1份，羟基乙叉二膦酸0.8～3份。
作为进一步的改进，所述硅烷偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷1～10份，1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷1～10份。
作为进一步的改进，所述硅烷偶联剂为氨丙基甲基二甲氧基硅烷1～10份、双[3-(三乙氧基硅烷)丙基]胺1～10份1～10份。
本发明的一种铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法，具备下述有益效果：
1、铝材硅烷处理后，无需水洗，节约用水，同时实现了在常温下进行工艺处理，与铬化工艺比较，缩短了工艺周期，节约了设备占地面积
2、硅烷工艺处理时间短，硅烷成膜效率高，提高生产效率和产能；
3、硅烷处理铝材表面积大，化学品消耗少，使用成本低；
4、化学品使用浓度低，使用成本低，环境污染低；
5、硅烷处理在槽液中发生，槽液监控简单，无需除渣，使用便捷，节约人力；
6、本发明的铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法处理过程没有反应副产物，处理液化学组成稳定，处理质量可靠，而且硅烷处理材料不含重金属等有害物质，皆为绿色环保型产品，对环境友好，不会产生污染。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例1～6对本发明作进一步说明：
1)清洗：将铝卷材浸在酸/碱性清洗液中，温度为常温，时间为30～60秒。
2)水漂洗：将经过步骤1)清洗的工件浸在水中，其中，水要保持溢流，ph＝5～9，温度为常温，时间30～60秒。
3)去离子水洗：将经过步骤2)处理的工件用去离子水清洗，其中，滴水电导率<20us/cm，温度为常温，时间10秒。
4)直喷纯水洗：时间10秒，温度常温。
5)硅烷处理：硅烷处理液包括下述质量份的成分：
硅烷偶联剂2～20份，
羟胺0～2份，
钛溶胶0.1～2份，
锆溶胶0.1～2份，
乙醇或甲醇1～5份，
将硅烷化处理液用去离子水稀释为质量分数为0.2～2％的水溶液，通过ph调整剂控制ph值4.0～7.0，温度为常温，时间：1～60秒，通过辊涂、喷淋或者浸泡的方式处理经过步骤4)纯水清洗的工件。
实施例1～3中步骤5)中各原料组分如表1所示
表1实施例1～3步骤5)中各原料组分
实施例4～6中步骤5)中各原料组分如表2所示
表2实施例4～6步骤5)中各原料组分
表3实施例1～6无铬转化膜的测试结果
如表3所示，耐盐雾性试验中，实施例1～6中制得的铝卷材涂装前无铬硅烷膜测试结果均为1，符合标准的要求。测试结果表明，本发明的铝卷材涂装前无铬硅烷膜的制备方法在铝卷材涂装前的表面能够形成一层致密的保护膜层，强化了铝卷材的防护性能，耐盐雾性能佳。而且涂层具备较好的柔韧性及耐冲击性，实施例2的耐冲击性能高达60kg·cm，高温水煮测试及高温耐酸性测试皆合格。
再者，本发明选用的ph调整剂不但能调整ph值，也能够与锆或钛的化合物能形成配合物或能与金属羟基化物脱水形成聚合物，对硅烷膜进行掺杂改性，同时还能够与铝基材形成结合成膜。
综上所述，本发明的方法制备出的铝卷材涂装前无铬硅烷膜，附着力及耐冲击性能优异，能够充分满足铝卷材的附着力要求。实施例1～6制得的铝卷材涂装前无铬硅烷膜，综合性能优异；再者，本发明的制备过程中全部使用环保无毒组分，处理后无需大量溢流水对铝件进行漂洗，不仅避免了对环境的污染和人体的危害，而且节约了水资源。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明所作的等效变换，均在本发明的专利保护范围内。