[发明专利]一种金属表面处理剂及其应用

说明书

本专利公开了一种金属表面处理剂及其应用，适用于金属涂层制备领域。本发明提供一种金属表面处理剂，利用有机硅烷改性二氧化钛，解决了二氧化钛粉体在有机溶剂中易团聚的问题，用所述金属表面处理剂制备金属涂层，解决成本高、需要高温煅烧的问题。所述金属表面处理剂包括醇水溶剂、有机硅烷改性剂、粘结剂、pH调节剂，还包括二氧化钛粉体、催化剂，催化剂为乙酰乙酸乙酯，用于制备兼具光催化杀菌性、耐蚀性、疏水性、与金属基材的结合力好、可以提高金属的防腐抗菌性能，延长其使用寿命和安全性能的二氧化钛金属涂层。

技术领域

本发明涉及金属涂层技术,具体涉及一种金属表面处理剂及其在制备金属涂层中的应用。

背景技术

人们通常会在金属表面制备涂层来改善金属基体的性能，二氧化钛作为一种良好的光催化剂，用其制备金属涂层可兼具光催化杀菌性、耐腐蚀性、疏水性等特性，在金属材料的环保、抗菌、安全、延寿等方面具有广阔的应用前景。

但二氧化钛无机涂层与金属界面性质相差悬殊，膜层与基体结合力差，且在煅烧过程后膜层容易出现龟裂，大大限制了其在金属材料上的应用。如果将二氧化钛粉体添加到有机涂料中，纳米二氧化钛又容易发生团聚，且在涂料中的负载量有限，很难发挥其长效的光催化杀菌性能。所以需要对二氧化钛改性，使其能够更好地应用在金属材料上，有效发挥其杀菌、耐腐蚀、疏水的特性。硅烷也具有卓越的防腐性能,同时可以作为粘结剂，所以可以利用有机硅烷对二氧化钛进行改性，解决无机二氧化钛与金属基底结合力差、在有机涂料中又容易发生团聚的问题。

目前二氧化钛在金属材料表面的成膜方法运用最广泛的为溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法通过钛醇盐溶胶-凝胶法在金属表面制备二氧化钛涂层，但原材料价格高，制备过程中需要高于500℃的高温煅烧后才能得到具有光催化活性的二氧化钛涂层，得到的二氧化钛涂层的性能也不尽人意。

发明内容

现有技术中，存在二氧化钛无机涂层与金属基体结合力差，二氧化钛粉体在有机涂料中容易发生团聚，溶胶-凝胶法原材料价格高、制备过程需要高温煅烧等问题，本发明的目的在于提供一种金属表面处理剂，利用有机硅烷改性二氧化钛，可以解决二氧化钛易发生团聚的问题，用所述金属表面处理剂制备金属涂层，可以解决现有制备方法原料成本高、需要高温煅烧、得到的二氧化钛涂层与金属基体结合力差等问题。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种金属表面处理剂，包括醇水溶剂、有机硅烷改性剂、粘结剂、pH调节剂，还包括二氧化钛粉体、催化剂，所述催化剂为乙酰乙酸乙酯。

按体积份数计算组分含量如下：

所述金属表面处理剂中，元素钛与元素硅的摩尔比为3：1-1：5。

本发明实施例提供的所述金属表面处理剂，可按如下步骤制备：

步骤1，制备A溶胶：取28-225体积份醇水溶剂，搅拌下向所述醇水溶剂中缓慢地依次加入5.5-24体积份有机硅烷改性剂、10-40体积份粘结剂、5-9份催化剂、pH调节剂，室温下密闭搅拌；

所述pH调节剂将A溶胶pH值调整为3-5；

步骤2，制备B溶胶：取4-75体积份醇水溶剂，依次向所述醇水溶剂中加入2-13.5体积份有机硅烷改性剂、二氧化钛粉体后，超声搅拌；

步骤3，将所述B溶胶缓慢倒入所述A溶胶中，继续搅拌后，得到金属表面处理剂；

所述A溶胶中的醇水溶剂与所述B溶胶中的醇水溶剂体积比为7:3-9:1；

所述A溶胶中的有机硅烷改性剂与所述B溶胶中的有机硅烷改性剂体积比为11:9-4:1。

所述醇水溶剂中醇和水的体积比为1:9-3:1；所述醇包括甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。

所述有机硅烷改性剂具有环氧或氨基功能基团。