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

背景技術：

1、隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和技術的不斷進步，汽車表面處理技術日益受到關注。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中，硅烷和鋯化前處理技術是兩種常用的方法。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、處理工藝復雜、耐腐蝕性效果不佳等問題。

2、近年來，納米技術的快速發(fā)展為汽車表面處理技術帶來了新的突破。納米粒子因其獨特的尺寸效應和表面效應，具有高比表面積、高活性、優(yōu)異的力學性能和化學穩(wěn)定性等特點。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用，主要是利用納米粒子的高比表面積和活性，增強前處理液與金屬表面的相互作用，提高涂層的附著力。

技術實現(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。本技術方案的提出，不僅解決了傳統(tǒng)硅烷和鋯化前處理技術存在的問題，還通過納米技術的引入為汽車表面處理技術帶來了新的突破。

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-鋯化復合汽車表面前處理液，所述復合汽車表面前處理液包括如下質量份數(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調節(jié)劑1～5份，去離子水50～75份。

3、上述技術方案中，進一步的，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無水乙醇中，采用超聲波對其進行分散，超聲波頻率設置為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組分，這些納米粒子因其超細的粒徑和獨特的物理化學性質，能夠在涂層中形成致密的網(wǎng)狀結構，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)生化學反應，形成牢固的化學鍵合，從而增強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)絡提升涂層的耐腐蝕性，這種交聯(lián)結構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，防止納米粒子團聚。

8、所述ph調節(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調節(jié)劑用于調節(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/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/分，形成分散劑溶液；

13、③按照復配比例取檸檬酸、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/分，攪拌時間為15～30分鐘，制備成ph調節(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將高速攪拌機的攪拌速度調至1300～1500轉/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調節(jié)劑溶液以及其余的去離子水加入到所述高速攪拌機中，控制攪拌速度2000～3000轉/分，攪拌溫度60℃～75℃，攪拌時間45～60分鐘，制得納米硅烷-鋯化復合汽車表面前處理液。

17、與現(xiàn)有技術相比，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。本技術方案的提出，解決了傳統(tǒng)硅烷和鋯化前處理技術在單一使用時性能不足的問題，為汽車表面前處理技術提供了全新的技術路徑。

技術特征：

1.一種納米硅烷-鋯化復合汽車表面前處理液，其特征在于，所述復合汽車表面前處理液包括如下質量份數(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調節(jié)劑1～5份，去離子水50～75份。

2.根據(jù)權利要求1所述的復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無水乙醇中，采用超聲波對其進行分散，超聲波頻率設置為100～300khz，分散時間為15～30分鐘。

3.根據(jù)權利要求1所述的復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)權利要求1所述的復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)權利要求1所述的復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)權利要求1所述的復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)權利要求1所述的復合汽車表面前處理液，其特征在于，所述ph調節(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。

8.一種如權利要求1所述納米硅烷-鋯化復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：

技術總結
本發(fā)明公開了一種納米硅烷?鋯化復合汽車表面前處理液及其制備方法，所述復合汽車表面前處理液包括如下質量份數(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。

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