硅烷偶联剂应用领域—金属

硅烷试剂在金属防腐预处理上的应用是硅烷的一项崭新应用,90年代这项技术在国外也有研究,但至今为止尚未大规模工业化。由于ＳＡ在水解后能形成三烃基的硅醇,醇羟基之间可以互相反应生成一层交联的致密网状疏水膜,由于这种膜表面有能够和树脂起反应的有机官能基团,因此对漆膜的附着力会大大提高,抗腐蚀,抗摩擦,抗冲击的能力也随之提高。同时,由于硅烷膜本身是疏水的,就具有一定的防腐效果,且与膜的致密程度成正比。本文作者对钢铁基材表面处理方面进行了大量实验和研究,在ＳＣＡ选用、ＳＣＡ膜性能及工艺过程方面做了一些基础研究,并将相关实验结果与磷化涂层效果对照论证其优越性,如对不同金属基材采用硅烷体系处理和铁盐磷化、锌盐磷化及铬酸盐处理作比较,发现硅烷化处理的突出特点是:ａ.不需上漆即可达到防腐效果;ｂ.与磷化工艺相比工艺简单,不会产生含有重金属的废水,环境良好;ｃ.通过微观“分子桥”提高了漆膜在基材的附着力。在许多领域,硅烷处理显示出了与现有工艺相当或比现有工艺更好的防腐效果。这些特性特别在汽车及摩配行业及在车辆和机械制造领域具有广泛的应用前景和发展前途。在我们的研究中提出了硅烷表面处理工艺过程,对钢铁基材处理过程为:除油除锈→清洗→表面氧化→水解ＳＣＡ涂覆→老化→涂漆,正交试验优化得出最佳处理工艺;水解过程是将乙醇、水、硅烷按一定比例混溶作为水解溶剂,调节适宜ｐＨ值进行水解反应,达到最佳水解效果后,以浸渍方式涂覆于氧化处理过的基材上,再经老化形成硅烷膜;为了说明并证实工艺的效果和生成ＳＡ膜的性能,建立了一套相应的测试方法体系:按ＧＢ680-86对ＳＡ膜的耐蚀性进行点蚀实验;利用综合电化学测试仪,在3%ＮａＣｌ溶液中以匀速极化电位控制方式进行ＳＡ膜的电化学腐蚀速度测试:用45°红外反射 吸收光谱技术测试了基材上ＳＣＡ膜层的组成结构,Ｘ射线荧光能谱分析确认膜的组成结构和包覆度。结果表明:ＳＡ直接用作钢铁表面防腐处理新方法是有效可行的,在优化的工艺操作条件下制得的ＳＡ膜层进行了Ｘ射线光电子能谱和反射红外光谱分析证明了膜对铁基的包覆及化学键合作用,椭圆光谱法测的浸渍方式涂层厚度为82ｎｍ,电化学腐蚀速度试验及硫酸铜点蚀试验进一步验证ＳＡ膜与基材的结合效果和防腐效果,其防腐性能达到或优于磷化膜相应的对比指标。

　5　结论与展望
　　硅烷试剂作为一种具有独特结构的硅化合物,架起了无机物与有机物之间的桥梁,改进了许多材料的缺陷,硅烷试剂在金属表面防腐技术的发展已初步形成方向,其优势明显。针对目前典型的金属材料涂装中磷化和钝化工艺广泛应用,其工艺虽成熟,但废物排放和处理耗费大。随着环保要求的逐步提高和环境意识的增强,尤其是各国对铬允许排放量的大大降低,促使考虑用其它工艺和化学处理试剂替换老的磷化和钝化工艺。将硅烷试剂用于金属防腐和金属材料表面预处理确能产生令人鼓舞的效果,目前正成为硅烷试剂应用的新兴领域。因其具有无污染、处理件耐蚀性好、与涂层结合牢固等特点,如果能实现工业化取代污染严重的磷化、钝化预处理工艺,它将为金属材料处理行业带来深远影响。为了能更有效地工业化,就必须使ＳＡ处理液