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金属表面硅烷化处理在汽车零部件行业中的应用:作用机理

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-25  浏览次数:684

作用机理

硅烷含有2种不同的化学官能团,、一端能与无机材料(如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基反应,另一端能与树脂生成共价键,从而使2种性质差别很大的材料结合起来,起到提高复合材料性能的作用。硅烷化处理可描述为4步反应模型:(1)与硅相连的3个Si-OR基水解成Si-OH;(2)Si-0H之间脱水缩合成含si-0H的低聚硅氧烷;(3)低聚物中的si-OH与基材表面上的OH形成氢键;(4)加热固化过程中伴随脱水反应而与基材以共价键连接。

为缩短处理剂现场使用所需的熟化时间,硅烷处理剂在使用前需进行一定浓度的预水解。

1.水解反应

 

在水解过程中,硅烷间会发生缩合反应,生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷过少,硅烷处理剂现场的熟化时间延长,影响生产效率;低聚硅氧烷过多,则使处理

剂浑浊甚至沉淀,降低处理剂稳定性及影响处理质量。

2.缩合反应

 

3.成膜反应

成膜反应是影响硅烷化质量的关键步骤,成膜反应进行的好坏直接关系到涂膜耐蚀性及对漆膜的附着力。因此,硅烷化前的工件表面应除油完全。硅烷化前处理最好采用去离子水,进入硅烷槽的工件不能带有金属碎屑或其他杂质,处理剂的pH等参数控制也十分重要。

 

其中R为烷基取代基,Me为金属基材。

成膜后的金属硅烷化膜层主要由2部分构成:一是硅烷处理剂在金属表面通过成膜反应形成金属硅烷复合膜,二是通过缩合反应形成大量低聚硅氧烷,从而形成完整硅烷膜。金属表面成膜状态微观模型如图1.所示。

 

图1硅烷化成膜微观状态

Figure l Microstate of shanked films

 

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