[发明专利]一种环氧基POSS改性的金属表面前处理剂及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种环氧基POSS改性的金属表面前处理剂，其特征在于它以水为溶剂，以硅烷作为主成膜剂，以氟锆酸盐和/或氟锆酸为第二种成膜剂，并添加(2,3-环氧丙氧丙基)笼形硅倍半氧烷作为膜层封闭剂和修补剂，还包括酸、金属促进剂、稀土化合物和有机稳定剂；它的原料组分按质量份数计包括：硅烷0.01-20份，氟锆酸盐和/或氟锆酸0.01-20份，(2,3-环氧丙氧丙基)笼形硅倍半氧烷0.01-5份，酸0.1-15份，金属促进剂0-1份，稀土化合物0-0.5份，有机稳定剂0-5份，水44-135份。

2.根据权利要求1所述的环氧基POSS改性的金属表面前处理剂，其特征在于所述硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、1,2-二(三甲氧基硅基)乙烷、1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷中的一种或一种以上的混合物，其中至少含有一种氨基硅烷。

3.根根据权利要求1所述的环氧基POSS改性的金属表面前处理剂，其特征在于所述环氧基POSS为T8、T10和T12型POSS中的一种或几种任意比例的混合物，T8、T10和T12型POSS的结构式分别如下所示：

其中，R¹为2,3-环氧丙氧丙基。

4.根据权利要求1所述的环氧基POSS改性的金属表面前处理剂，其特征在于所述酸为氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、草酸中的一种或一种以上的混合物；所述稳定剂为乙醇、甲醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇中的任意一种或一种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的环氧基POSS改性的金属表面前处理剂，其特征在于所述金属促进剂为硫酸锰、硝酸锰、硫酸铜、硝酸铜中的一种或一种以上的混合物；所述稀土化合物为硝酸镧、氯化镧、硝酸铈、硫酸铈中的一种或一种以上的混合物。

6.一种环氧基POSS改性的金属表面前处理剂的制备方法，其特征在于主要包括如下步骤：

1)在水中加入氟锆酸盐和/或氟锆酸、酸、金属促进剂和稀土化合物后，搅拌均匀作为A组分；

2)在水中加入有机稳定剂、酸、硅烷和环氧基POSS，搅拌均匀后作为B组分；

3)将步骤2)所得B组分加入到步骤1)所得A组分中，搅拌均匀，即得到环氧基POSS改性的金属表面前处理剂。

7.根据权利要求6所述的环氧基POSS改性的金属表面前处理剂的制备方法，其特征在于所述A组分中各组成按质量份数计为：水40-95份，氟锆酸盐和/或氟锆酸0.01-20份，酸0-10份，金属促进剂0-1份，稀土化合物0-0.5份；所述B组分中各组成按质量份数计为：水4-40份，环氧基POSS 0.01-5份，硅烷0.01-20份，有机稳定剂0-5份、酸0.1-5份。

8.根据权利要求1所述的环氧基POSS改性的金属表面前处理剂的应用方法，其特征在于将所述环氧基POSS改性的金属表面前处理剂用水稀释到固含量为0.001-1％，并调节pH至3.8-5.0的范围内，采用浸泡法或喷淋法对金属进行前处理。