环保型纳米皮膜剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环保型纳米皮膜剂及其制备方法，其包括如下重量份的组分：氟锆酸1~10份、氟钛酸5~20份、氢氟酸1~10份、硝酸1~10份、铝盐1~20份、有机硅烷树脂1~10份、防腐添加剂0.1~0.5份、去离子水50~80份，向氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝酸中加入铝盐、有机硅烷树脂、防腐添加剂，形成环保型纳米皮膜剂，将该皮膜剂喷涂在Fe基材上，形成附着力强、耐蚀性好的氟钛‑氟锆复合膜，综合性能优异，可完全取代磷化液，具有节能、环保、易生产的优点。

【技术实现步骤摘要】
环保型纳米皮膜剂及其制备方法
本专利技术涉及金属表面处理剂的
，尤其是涉及一种环保型纳米皮膜剂及其制备方法。
技术介绍
目前，金属表面前处理大部分采用的是磷化工艺，随着节能减排的不断推进，传统磷化工艺在不断地退出市场。新兴的锆系、锆钛系、锆硅烷系等无磷金属表面处理剂，迅速占领了市场。现有专利中授权公告号为CN103397323B的中国专利公开了一种无磷无渣常温皮膜剂，该皮膜剂分为三个组分，A组分为：氟锆酸、氢氟酸和水；B组分为：硝酸镁、过氧化氢和水；C组分为：氟锆酸、硝酸镁和水，然后将A组分、B组分、C组分进行适当调配；该无磷无渣常温皮膜剂具有很强的附着能力和防腐蚀性能，操作方法简单，无需再做表面调整处理和钝化封闭，从而缩短了工艺流程，可长期重复使用，比传统的磷化液更加节省成本。这种皮膜剂在色泽上可由无色、金黄色变化至蓝紫色，色彩鲜艳、绚烂；在结合力、耐盐雾性能方面与传统磷化膜性能相当；但是，在耐腐蚀性能上，现有的无磷皮膜剂还远不如磷化液。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环保型纳米皮膜剂，在耐腐蚀性能方面，可赶超传统磷化液。本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种环保型纳米皮膜剂，包括如下重量份的组分：氟锆酸1~10份、氟钛酸5~20份、氢氟酸1~10份、硝酸1~10份、铝盐1~20份、有机硅烷树脂1~10份、防腐添加剂0.1~0.5份、去离子水50~80份。通过采用上述技术方案，向氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝酸中加入铝盐、有机硅烷树脂、防腐添加剂，形成环保型纳米皮膜剂，硅烷有两种不同的化学官能团，一端与无机材料表面的羟基反应生成共价键，另一端与树脂生成共价键，从而使两种性质差别很大的材料结合起来，起到提高不同组分之间结合力的作用，表面形成一层类似于磷化晶体的三维网状结构的超薄有机纳米膜层，同时在界面形成结合力很强的Si-O-Me共价键，可将金属表面和电泳涂层偶合，具有良好的附着力；同时，该体系中添加氟锆酸、氟钛酸，可在清洁的金属表面形成纳米涂层，氟锆酸、氟钛酸与金属表面的氧化物形成复合产物，经干燥后，该产物在金属表面沉积形成致密结构的纳米陶瓷化学转化膜，其隔阻性强并与金属氧化物及后续的有机涂层具有良好的附着力，能显著提高金属涂层的耐腐蚀性能，延长其耐腐蚀时间，综合性能优异，可完全取代磷化液，具有节能、环保、易生产的优点。本专利技术进一步设置为，所述防腐添加剂包括如下重量份的组分：碳纳米管1~3份、锆盐10~20份、聚硼硅氧烷5~10份、丙酮10~15份、去离子水60~80份与二甲基亚砜3~5份。通过采用上述技术方案，碳纳米管是一种纳米材料，重量轻，呈六边形结构，具有优异的力学、电学和化学性能，碳纳米管的比表面积较大，具有较好的化学活性；锆盐是一种稀有金属，具有良好的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度，碳纳米管可吸附锆盐中的金属离子，有助于细化金属离子的粒径，进一步提高锆盐的耐腐蚀作用。本专利技术进一步设置为：所述锆盐选用硝酸锆或者硫酸锆，且所述锆盐经陶瓷化处理。通过采用上述技术方案，硝酸根、硫酸根与锆的结合能力较强，且经陶瓷化处理的锆盐稳定性高，将硝酸锆或者硫酸锆溶解在去离子水中，可以生成大量的锆离子。本专利技术进一步设置为，所述防腐添加剂的制备方法如下：（1）将锆盐溶解在去离子水中，得到溶液I；（2）将聚硼硅氧烷溶解在二甲基亚砜中，得到溶液II；（3）将碳纳米管溶解在丙酮中，得到溶液III；（4）将溶液I、溶液II、溶液III进行高速搅拌至少2h。通过采用上述技术方案，溶液I提供大量的锆离子，溶液II具有较好的粘性，溶液III提供了分散性均匀的碳纳米管，将溶液I、溶液II、溶液III进行高速混合，溶液II起到过渡、调色以及粘结作用，有利于锆离子吸附在碳纳米管的表面上。本专利技术进一步设置为：所述有机硅烷树脂包括甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷或者聚乙基硅树脂中的一种。通过采用上述技术方案，甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷或者聚乙基硅树脂中的一种均含有相当多的羟基，水溶性较好，在本申请中，有助于防腐添加剂溶解在氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸和硝酸系统中。本专利技术的另一目的在于公开了一种环保型纳米皮膜剂的制备方法，包括如下步骤：（1）向反应釜中加入去离子水；（2）依次向去离子水中加入氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝酸、铝盐、有机硅烷树脂、防腐添加剂，搅拌均匀；（3）搅拌10~15分钟，取样分析，合格品包装。通过采用上述技术方案，本申请的纳米皮膜剂常温下即可制备，耗能小，生产工艺简单，生产效率高。本专利技术进一步设置为：步骤（2）中在加入有机硅烷树脂前，加入羧甲基纤维素钠3~8份，所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.7~0.8。通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素钠的取代度为0.7~0.8，可完全溶解在皮膜剂的溶液中，且羧甲基纤维素钠的纤维素链长度较短，制成羧甲基纤维素钠的溶液粘度较小，粘度反映了分子间的相互作用力，在本申请中，羧甲基纤维素钠还可抑制无机层与有机层的分层。综上所述，本专利技术的有益技术效果为：1.提供了一种环保型纳米皮膜剂，属于无磷环保前处理剂，完全不含磷酸盐、无COD/BOD、无重金属、无沉渣，使用经济、操作简单，室温成型，喷淋或者浸泡处理，无需做封闭处理，无需做表调，无需废水处理费用，形成纳米陶瓷涂层，耐腐蚀性能远远大于磷化液；2.防腐添加剂具有优异的耐腐蚀性能，锆离子吸附在碳纳米管的表面，锆离子的粒径更加细化，显著提高了防腐添加剂的防腐性能，同时采用聚硼硅氧烷进一步提高锆盐与碳纳米管的吸附性能；3.制备方法简单、成本低，能耗小，具有较广泛的适用性。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。防腐添加剂采用如下方法制备：（1）配料：碳纳米管1~3份、锆盐10~20份、聚硼硅氧烷5~10份、丙酮10~15份、去离子水60~80份与二甲基亚砜3~5份；（2）将锆盐溶解在去离子水中，得到溶液I；（3）将聚硼硅氧烷溶解在二甲基亚砜中，得到溶液II；（4）将碳纳米管溶解在丙酮中，得到溶液III；（5）将溶液I、溶液II、溶液III进行高速搅拌至少2h，得到防腐添加剂。实施例一：一种环保型纳米皮膜剂，采用如下方法制备：（1）配料：称量氟锆酸1份、氟钛酸5份、氢氟酸1份、硝酸1份、铝盐1份、有机硅烷树脂1份、防腐添加剂0.1份、去离子水50份；（2）向反应釜中加入去离子水；（3）依次向去离子水中加入氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝酸、铝盐、有机硅烷树脂、防锈添加剂，搅拌均匀；（4）搅拌10分钟，取样分析，合格品包装。实施例二：一种环保型纳米皮膜剂，采用如下方法制备：（1）配料：称量氟锆酸3份、氟钛酸8份、氢氟酸3份、硝酸3份、铝盐5份、有机硅烷树脂3份、防腐添加剂0.2份、去离子水60份；（2）向反应釜中加入去离子水；（3）依次向去离子水中加入氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝酸、铝盐、有机硅烷树脂、防锈添加剂，搅拌均匀；（4）搅拌12分钟，取样分析，合格品包装。实施例三：一种环保型纳米皮膜剂，采用如下方法制备：（1）配料：称量氟锆酸5份、氟钛酸12份、氢氟酸5份、硝酸5份、铝盐10份、有机硅烷树脂5份、防腐添加剂0.3份、去离子水70份；（2）向反应釜中加入去离子水；（3）依次向去离子水中加入氟锆酸、氟钛酸、氢氟酸、硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型纳米皮膜剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：氟锆酸 1~10份、氟钛酸 5~20份、氢氟酸 1~10份、硝酸 1~10份、铝盐 1~20份、有机硅烷树脂 1~10份、防腐添加剂 0.1~0.5份、去离子水 50~80份。

【技术特征摘要】
1.一种环保型纳米皮膜剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：氟锆酸1~10份、氟钛酸5~20份、氢氟酸1~10份、硝酸1~10份、铝盐1~20份、有机硅烷树脂1~10份、防腐添加剂0.1~0.5份、去离子水50~80份。2.根据权利要求1所述的环保型纳米皮膜剂，其特征在于，所述防腐添加剂包括如下重量份的组分：碳纳米管1~3份、锆盐10~20份、聚硼硅氧烷5~10份、丙酮10~15份、去离子水60~80份与二甲基亚砜3~5份。3.根据权利要求2所述的环保型纳米皮膜剂，其特征在于：所述锆盐选用硝酸锆或者硫酸锆，且所述锆盐经陶瓷化处理。4.根据权利要求2所述的环保型纳米皮膜剂，其特征在于所述防腐添加剂的制备方法如下：（1）将锆盐溶解在去离子水中，得到溶液I；（2）将聚硼硅氧烷溶解在二甲基亚砜中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆光达，张钊，王金文，
申请(专利权)人：南京洁雅新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32