本发明涉及金属表面处理剂生产
技术领域：
，具体而言，涉及一种金属表面覆膜剂及其制备方法。
背景技术：
：目前随着节能减排的推进，金属表面前处理行业中，传统的磷化工艺逐渐退出市场，新兴的锆系、锆钛系、硅烷系等无磷金属表面处理剂，迅速占领市场。尤其硅烷覆膜剂得到广泛使用，其应用于金属表面前处理，操作简便，工艺简单，设备投入成本小，一般只需要三或四道工序即可完成整条流程；硅烷覆膜剂环保，使后续废水处理成本降低，且常温就可使用，降低能耗。现市面上的硅烷覆膜剂使用起来有一定局限性：1.硅烷覆膜剂水质要求高，需要纯水配置；且电导率低于200us/cm；2.硅烷覆膜剂防锈性能差，几个小时或者一天就会返锈；3.硅烷覆膜剂与漆膜之间的附着力差。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供的一种金属表面覆膜剂及其制备方法，更好的克服了上述现有技术存在的问题和缺陷，本发明采用偶联剂、水性有机硅树脂、防锈剂和螯合剂相结合，得到的覆膜剂环保无磷，不会污染环境和水源；且该覆膜剂常温就能使用，不需要加热，节能能源；该覆膜剂在金属表面形成的膜与金属表面之间具有良好的附着力，且其抗冲击性能及耐腐蚀性能良好。一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：偶联剂0.5～1.0％、水性有机硅树脂1.0～2.0％、防锈剂3.0～4.0％、螯合剂0.1～0.2％和余量的水。进一步地，按所述覆膜剂的总质量为100％计，还包含以下质量百分比的原料：缓蚀剂1.0～2.0％。进一步地，所述偶联剂为双氨基硅烷偶联剂。进一步地，所述水性有机硅树脂为水性有机硅改性丙烯酸树脂。进一步地，所述防锈剂由包含以下重量份数的原料：十一碳二元酸1～1.5份、乙醇胺0.3～0.5份、二乙醇胺0.7～1.0份和三乙醇胺1.0～1.5份混合制成。进一步地，所述螯合剂为柠檬酸、酒石酸钠和葡萄糖酸中的一种。进一步地，所述缓蚀剂为硼酸、尿素和乌洛托品中的一种或多种。进一步地，所述水为去离子水。本发明还提供了一种金属表面覆膜剂的制备方法，所述金属表面覆膜剂为上述的金属表面覆膜剂，所述制备方法包括：将各原料混合搅拌均匀。进一步地，所述搅拌速度为50～100r/min。与现有技术相比，本发明的一种金属表面覆膜剂及其制备方法的有益效果是：本发明采用偶联剂、水性有机硅树脂、防锈剂和螯合剂相结合，得到的覆膜剂环保无磷，不会污染环境和水源；且该覆膜剂常温就能使用，不需要加热，节能能源；该覆膜剂在金属表面形成的膜与金属表面之间具有良好的附着力，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能强。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。具体实施方式为了便于理解本发明，下面结合实施例的方式对本发明的技术方案做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用之术语：本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，a和/或b包括(a和b)和(a或b)。一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：偶联剂0.5～1.0％如0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0等；水性有机硅树脂1.0～2.0％如1.0％、1.2％、1.5％、1.8％或2.0％等；防锈剂3.0～4.0％如3.0％、3.2％、3.5％、3.8％或4.0％等；螯合剂0.1～0.2％如0.1％、0.12％、0.15％、0.18％或0.2％等；和余量的水。本发明采用偶联剂、水性有机硅树脂、防锈剂和螯合剂相结合，得到的覆膜剂环保无磷，不会污染环境和水源；且该覆膜剂常温就能使用，不需要加热，节能能源；该覆膜剂在金属表面形成的膜与金属表面之间具有良好的附着力，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能强。优选地，按所述覆膜剂的总质量为100％计，还包含以下质量百分比的原料：缓蚀剂1.0～2.0％如1.0％、1.2％、1.5％、1.8％或2.0％等。优选地，所述偶联剂为双氨基硅烷偶联剂。上述双氨基硅烷偶联剂的结构式为：其中，m为金属元素，如fe、mg、zn、al等。优选地，所述水性有机硅树脂为水性有机硅改性丙烯酸树脂。上述水性有机硅改性丙烯酸树脂的结构式为：其中，m为金属元素，如fe、mg、zn、al等。上述水性有机硅树脂还可以列举为水性有机硅改性环氧树脂或水性有机硅改性醇酸树脂等。优选地，所述防锈剂由包含以下重量份数的原料：十一碳二元酸1.0～1.5份、乙醇胺0.3～0.5份、二乙醇胺0.7～1.0份、和三乙醇胺1.0～1.5份混合制成。上述防锈剂的原料中，十一碳二元酸的重量可列举为1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份等；乙醇胺的重量可列举为如0.3份、0.35份、0.4份、0.45份或0.5份；二乙醇胺的重量可列举为0.7份、0.8份、0.9份或1.0份；三乙醇胺的重量可列举为1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份。进一步地，上述防锈剂的制备方法包括：在100r/min搅拌转速下，先将乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺混合，然后升温至75～90℃，再滴加十一碳二元酸混合均匀，使ph为8.5～9.5如8.5、9或9.5等。优选地，所述螯合剂为柠檬酸、酒石酸钠和葡萄糖酸中的一种。优选地，所述缓蚀剂为硼酸、尿素和乌洛托品中的一种或多种。优选地，所述水为去离子水。本发明还提供了一种金属表面覆膜剂的制备方法，所述金属表面覆膜剂为上述的金属表面覆膜剂，所述制备方法包括：将各原料混合搅拌均匀。优选地，所述搅拌速度为50～100r/min如50r/min、60r/min、70r/min、80r/min、90r/min或100r/min等。需要说明的是，本发明的环保型金属表面覆膜剂用于金属表面涂装前处理时还可兑水使用，一般按2.5～5％使用。为了便于理解本发明，下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。申请人声明，本发明通过以下实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于下述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明应依赖下述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。实施例1一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：0.5％双氨基硅烷偶联剂、2.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.0％防锈剂、0.1％柠檬酸和余量的水。上述防锈剂由1份十一碳二元酸、0.3份乙醇胺、1.0份二乙醇胺和1.0份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.3份乙醇胺、1.0份二乙醇胺和1.0份三乙醇胺混合，然后升温至75℃，再滴加1份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速50r/min搅拌下，先将0.5％双氨基硅烷偶联剂、2.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.0％防锈剂和0.1％柠檬酸搅拌混合10分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。实施例2一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：0.8％双氨基硅烷偶联剂、1.5％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.5％防锈剂、0.15％柠檬酸和余量的水。上述防锈剂由1.2份十一碳二元酸、0.4份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.2份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.4份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.2份三乙醇胺胺混合，然后升温至80℃，再滴加1.2份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速80r/min搅拌下，先将0.8％双氨基硅烷偶联剂、1.5％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.5％防锈剂和0.15％柠檬酸搅拌混合13分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。实施例3一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.0％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、4.0％防锈剂、0.2％柠檬酸和余量的水。上述防锈剂由1.5份十一碳二元酸、0.5份乙醇胺、0.7份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.5份乙醇胺、0.7份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合，然后升温至90℃，再滴加1.5份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速100r/min搅拌下，先将1.0％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、1.0％防锈剂和0.2％柠檬酸搅拌混合15分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。实施例4一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.1％双氨基硅烷偶联剂、1.8％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.2％防锈剂、0.12％酒石酸钠、1.0％乌洛托品和余量的水。上述防锈剂由1.1份十一碳二元酸、0.35份乙醇胺、0.9份二乙醇胺和1.1份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.35份乙醇胺、0.9份二乙醇胺和1.1份三乙醇胺混合，然后升温至85℃，再滴加1.1份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速70r/min搅拌下，先将1.1％双氨基硅烷偶联剂、1.8％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.2％防锈剂、0.12％酒石酸钠和1.0％乌洛托品搅拌混合15分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。实施例5一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.3％双氨基硅烷偶联剂、1.2％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.8％防锈剂、0.18％葡萄糖酸、1.5％硼酸和余量的水。上述防锈剂由1.3份十一碳二元酸、0.45份乙醇胺、0.7份二乙醇胺和1.4份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.45份乙醇胺、0.7份二乙醇胺和1.4份三乙醇胺混合，然后升温至80℃，再滴加1.3份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速90r/min搅拌下，先将1.3％双氨基硅烷偶联剂、1.2％水性有机硅改性丙烯酸树脂、3.8％防锈剂、0.18％葡萄糖酸和1.5％硼酸搅拌混合12分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。实施例6一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.2％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、4.0％防锈剂、0.15％酒石酸钠、2.0％尿素和余量的水。上述防锈剂由1.4份十一碳二元酸、0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合，然后升温至85℃，再滴加1.4份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速100r/min搅拌下，先将1.2％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、4.0％防锈剂、0.15％酒石酸钠和2.0％尿素搅拌混合15分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。对比例1一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.2％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、0.15％酒石酸钠、2.0％尿素和余量的水。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)按上述质量百分比称取各原料。(2)在转速100r/min搅拌下，先将1.2％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂和0.15％酒石酸钠搅拌混合15分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。对比例2一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、4.0％防锈剂、0.15％酒石酸钠、2.0％尿素和余量的水。上述防锈剂由1.4份十一碳二元酸、0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合，然后升温至85℃，再滴加1.4份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速100r/min搅拌下，1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、、4.0％防锈剂、0.15％酒石酸钠和2.0％尿素搅拌混合15分钟，然后加入加余量的去离子水混合均匀。对比例3一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.2％双氨基硅烷偶联剂、4.0％防锈剂、0.15％酒石酸钠、2.0％尿素和余量的水。上述防锈剂由1.4份十一碳二元酸、0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合，然后升温至85℃，再滴加1.4份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速100r/min搅拌下，先将1.2％双氨基硅烷偶联剂、4.0％防锈剂和0.15％酒石酸钠搅拌混合15分钟，然后加入加余量的去离子水混合均匀。对比例4一种金属表面覆膜剂，按所述覆膜剂的总质量为100％计，包含以下质量百分比的原料：1.2％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、4.0％防锈剂、2.0％尿素和余量的水。上述防锈剂由1.4份十一碳二元酸、0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合而成。该金属表面覆膜剂的制备方法包括：(1)制备防锈剂：在100r/min搅拌转速下，先将0.5份乙醇胺、0.8份二乙醇胺和1.5份三乙醇胺混合，然后升温至85℃，再滴加1.4份十一碳二元酸混合均匀。(2)制备覆膜剂：在转速100r/min搅拌下，先将1.2％双氨基硅烷偶联剂、1.0％水性有机硅改性丙烯酸树脂、4.0％防锈剂和2.0％尿素搅拌混合15分钟，然后加入余量的去离子水混合均匀。分别对上述实施例1～6及对比例1～4制备的覆膜剂的磷含量，及对其在相同的钢铁基底表面形成的漆膜的附着力、抗耐冲击、耐盐雾腐蚀性能进行检测，检测结果如表1所示。其中，耐冲击性：按照gb/t1732标准进行测定；附着力：按照gb/t9286-1998标准进行测定；耐盐雾腐蚀性：按照gb/t10125标准进行测定。表1本发明的金属表面覆膜剂的性能指标：样品磷含量附着力冲击测试盐雾测试实施例10mg0级0级无气泡，无脱落实施例20mg0级0级无气泡，无脱落实施例30mg0级0级无气泡，无脱落实施例40mg0级0级无气泡，无脱落实施例50mg0级0级无气泡，无脱落实施例60mg0级0级无气泡，无脱落对比例10mg1级1级有气泡，部分脱落对比例20mg2级2级有气泡，部分脱落对比例30mg2级2级有气泡，部分脱落对比例40mg2级2级有气泡，部分脱落由上述表1可知，本发明实施例1～6制备得到的覆膜剂不含磷，且其在钢铁基底表面形成的漆膜与钢铁基底的附着力极强，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能优良。而对比例1～4制备得到的覆膜剂在钢铁基底表面形成的漆膜与钢铁基底的附着力较差，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能差。需要说明的是，采用其它金属作为基底进行测试可以得到上述同样的效果。综上所述，本发明采用偶联剂、水性有机硅树脂、防锈剂和螯合剂相结合，得到的覆膜剂环保无磷，不会污染环境和水源；且该覆膜剂常温就能使用，不需要加热，节能能源；该覆膜剂在金属表面形成的膜与金属表面之间具有良好的附着力，且其耐冲击性能及耐盐雾腐蚀性能强。上述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明配方及制备工艺可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12