本發(fā)明屬于汽車表面處理，具體涉及一種納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車表面處理技術(shù)日益受到關(guān)注。汽車表面處理的目的是為了提高涂層的附著力和耐腐蝕性，從而延長汽車的使用壽命。傳統(tǒng)的汽車表面處理技術(shù)中，硅烷和鋯化前處理技術(shù)是兩種常用的方法。硅烷偶聯(lián)劑具有優(yōu)異的附著力，能夠在金屬表面形成一層致密的硅烷膜，有效提高涂層的耐腐蝕性和耐磨性。而鋯鹽則能夠在金屬表面形成一層穩(wěn)定的鋯化膜，同樣具備良好的耐腐蝕性能。然而，隨著汽車行業(yè)對汽車表面處理性能的要求不斷提高，單一使用硅烷或鋯化前處理技術(shù)在汽車防腐方面存在膜層厚度與遮蓋性不足、對電泳漆泳透力要求高、處理工藝復(fù)雜、耐腐蝕性效果不佳等問題。

2、近年來，納米技術(shù)的快速發(fā)展為汽車表面處理技術(shù)帶來了新的突破。納米粒子因其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，具有高比表面積、高活性、優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。將納米粒子引入汽車表面前處理液中，可以顯著提升前處理液的性能，使其具備更好的附著力和耐腐蝕性。納米粒子在汽車表面前處理液中的應(yīng)用，主要是利用納米粒子的高比表面積和活性，增強(qiáng)前處理液與金屬表面的相互作用，提高涂層的附著力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明通過引入納米粒子并優(yōu)化前處理液的組分和制備工藝，實現(xiàn)了納米粒子在前處理液中的良好分散和相容性，顯著提高了前處理液的附著力和耐腐蝕性能。本技術(shù)方案的提出，不僅解決了傳統(tǒng)硅烷和鋯化前處理技術(shù)存在的問題，還通過納米技術(shù)的引入為汽車表面處理技術(shù)帶來了新的突破。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液，所述復(fù)合汽車表面前處理液包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：納米粒子1～10份，硅烷偶聯(lián)劑1～10份，鋯鹽1～15份，表面活性劑0.5～5份，分散劑0.5～3份，ph調(diào)節(jié)劑1～5份，去離子水50～75份。

3、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步的，所述納米粒子為納米二氧化硅與納米氧化鋅，其粒徑在30～50nm，按重量比(2～3):1將納米二氧化硅和納米氧化鋅加入分散介質(zhì)無水乙醇中，采用超聲波對其進(jìn)行分散，超聲波頻率設(shè)置為100～300khz，分散時間為15～30min。采用納米粒子是本處理液的重要增強(qiáng)組分，這些納米粒子因其超細(xì)的粒徑和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，能夠在涂層中形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高涂層的硬度和耐腐蝕性。

4、所述硅烷偶聯(lián)劑由γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh-550)和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh-560)按重量比(1～2):1混合制備而成。硅烷偶聯(lián)劑能夠與納米粒子和金屬基材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵合，從而增強(qiáng)涂層與基材之間的附著力。

5、所述鋯鹽由硝酸鋯(zr(no3)4)和氯化鋯(zrcl4)按重量比(1～2):2混合制備而成。鋯鹽作為無機(jī)交聯(lián)劑，其含有的鋯離子能夠與硅烷偶聯(lián)劑和納米粒子形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提升涂層的耐腐蝕性，這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)還能夠有效防止涂層在使用過程中出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象。

6、所述表面活性劑由十二烷基硫酸鈉(sds)、椰油酰胺丙基甜菜堿(capb)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(aes)、十二烷基苯磺酸鈉(las)按重量比(1～2):1:1:1混合制備，該表面活性劑能夠降低處理液的表面張力，增強(qiáng)其潤濕性和鋪展性。

7、所述分散劑由聚丙烯酸鈉(paas)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、羧甲基纖維素鈉(cmc-na)按重量比(2～3):2:1混合制備而成。分散劑能夠確保納米粒子在前處理液中均勻分散，防止納米粒子團(tuán)聚。

8、所述ph調(diào)節(jié)劑由檸檬酸、氫氧化鈉(naoh)、磷酸氫鈉(na2hpo4)按重量比(1～2):1:1混合制備而成。ph調(diào)節(jié)劑用于調(diào)節(jié)處理液的酸堿度，確保其在最佳工藝條件下發(fā)揮最佳性能。

9、去離子水：以去離子水作為溶劑，能夠確保處理液中各組分的穩(wěn)定性和相容性。通過去離子水的稀釋和混合作用，各組分能夠均勻分散在整個處理液中，形成均一穩(wěn)定的體系。

10、一種上述納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

11、①取30～45份去離子水，加熱至40℃～50℃，然后加入所述表面活性劑并持續(xù)攪拌15～30分鐘，攪拌速度為300～500轉(zhuǎn)/分，形成表面活性劑溶液；

12、②取5～10份的去離子水，加熱至50℃～60℃，然后加入所述分散劑并持續(xù)攪拌15～30分鐘，攪拌速度為400～600轉(zhuǎn)/分，形成分散劑溶液；

13、③按照復(fù)配比例取檸檬酸、氫氧化鈉和磷酸氫鈉加入5～10份的去離子水中，攪拌速度400～600轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為15～30分鐘，制備成ph調(diào)節(jié)劑溶液；

14、④將硝酸鋯和氯化鋯按重量比(1～2):2混合制備所需鋯鹽；

15、⑤將高速攪拌機(jī)的攪拌速度調(diào)至1300～1500轉(zhuǎn)/分，加入所述納米粒子，攪拌15～30分鐘，隨后加入所述硅烷偶聯(lián)劑和鋯鹽，繼續(xù)攪拌15～30分鐘；

16、⑥將步驟①獲得的表面活性劑溶液、步驟②獲得的分散劑溶液和步驟③獲得的ph調(diào)節(jié)劑溶液以及其余的去離子水加入到所述高速攪拌機(jī)中，控制攪拌速度2000～3000轉(zhuǎn)/分，攪拌溫度60℃～75℃，攪拌時間45～60分鐘，制得納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

18、本發(fā)明提供了一種納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液及其制備方法，該前處理液具有優(yōu)異的附著力和耐腐蝕性，能夠滿足汽車行業(yè)對表面處理的高性能要求。本技術(shù)方案的提出，解決了傳統(tǒng)硅烷和鋯化前處理技術(shù)在單一使用時性能不足的問題，為汽車表面前處理技術(shù)提供了全新的技術(shù)路徑。

技術(shù)特征：

1.一種納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述復(fù)合汽車表面前處理液包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：納米粒子1～10份，硅烷偶聯(lián)劑1～10份，鋯鹽1～15份，表面活性劑0.5～5份，分散劑0.5～3份，ph調(diào)節(jié)劑1～5份，去離子水50～75份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述納米粒子為納米二氧化硅與納米氧化鋅，其粒徑在30～50nm，按重量比(2～3):1將納米二氧化硅和納米氧化鋅加入分散介質(zhì)無水乙醇中，采用超聲波對其進(jìn)行分散，超聲波頻率設(shè)置為100～300khz，分散時間為15～30分鐘。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑由γ-氨丙基三乙氧基硅烷kh-550和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷kh-560按重量比(1～2):1混合制備而成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述鋯鹽由硝酸鋯和氯化鋯按重量比(1～2):2混合制備而成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述表面活性劑由十二烷基硫酸鈉：椰油酰胺丙基甜菜堿：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉：十二烷基苯磺酸鈉按重量比(1～2):1:1:1混合制備而成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述分散劑由聚丙烯酸鈉：聚乙烯吡咯烷酮：羧甲基纖維素鈉按重量比(2～3):2:1混合制備而成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合汽車表面前處理液，其特征在于，所述ph調(diào)節(jié)劑由檸檬酸:氫氧化鈉:磷酸氫鈉按重量比(1～2):1:1制備而成。

8.一種如權(quán)利要求1所述納米硅烷-鋯化復(fù)合汽車表面前處理液的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種納米硅烷?鋯化復(fù)合汽車表面前處理液及其制備方法，所述復(fù)合汽車表面前處理液包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：納米粒子1～10份，硅烷偶聯(lián)劑1～10份，鋯鹽1～15份，表面活性劑0.5～5份，分散劑0.5～3份，pH調(diào)節(jié)劑1～5份，去離子水50～75份。該方法通過引入納米粒子并優(yōu)化前處理液的組分和制備工藝，實現(xiàn)了納米粒子在前處理液中的良好分散和相容性，提高了前處理液的附著力和耐腐蝕性。

技術(shù)研發(fā)人員：李巖,毛玉川,宋利偉,蔡順達(dá),鐘莉莉,陳恩來,張一凡,王婷,王青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鞍鋼股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19