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環(huán)保型硅烷偶聯(lián)劑種類對金屬的作用
隨著汽車、飛機、船舶、家電等行業(yè)的發(fā)展,對金屬零件表面耐腐蝕、耐高溫、磨損、、防輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣、裝飾等特殊性能的要求更加廣泛,硅烷偶聯(lián)劑種類促使金屬表面處理技術(shù)迅速發(fā)展起來。
國內(nèi)用于金屬表面處理的主要方法是磷化法,由于磷化法高能耗、高污染、高成本,逐步被硅烷表面處理技術(shù)取代,硅烷處理技術(shù)正在不斷地被研發(fā)、成熟完善和應(yīng)用。硅烷處理與傳統(tǒng)的磷化法相比具有以下優(yōu)點:無有害重金屬離子,不含磷,無需加溫且硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣,處理時間短,控制簡便;可省去表調(diào)工序,槽液可重復(fù)使用;有效地提高了涂料對基材的附著力;可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。硅烷偶聯(lián)劑比較成熟的作用機理是化學(xué)鍵結(jié)合理論:硅烷偶聯(lián)劑中含有兩類不同的化學(xué)官能團,硅烷偶聯(lián)劑種類它的一端能與無機材料OH反應(yīng),形成氫鍵,并在一定的條件下縮合、脫水和固化,形成共價鍵。因此,新型的環(huán)保、節(jié)能、低排放、低使用成本的硅烷金屬表面處理技術(shù)成為國內(nèi)外技術(shù)人員研究的重點。
硅烷偶聯(lián)劑是一類具有有機官能團的含硅化合物。其分子式可用通式Y(jié)(CH2)nSiX3表示,此處n=0-3;X通常是氯基、乙氧基、甲氧乙氧基、乙酰氧基等,這些基團水解時即生成硅羥基,而與無機物質(zhì)結(jié)合,形成硅氧烷。因此,我國硅微粉生產(chǎn)廠家在表面改性的道路上道遠,不僅需要上游偶聯(lián)劑廠家的密切配合,更需要下游應(yīng)用廠家的通力合作。Y是乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲酰氧基、巰基或脲基,這些有機官能團可與有機物質(zhì)反應(yīng)。當硅官能團水解時,則Si-X轉(zhuǎn)化成Si-OH,并副生HX。Si-OH既可與其它分子中的Si-OH或被處理基材表面的Si-OH發(fā)生縮合脫水反應(yīng)形成Si-O-Si鍵結(jié)合,甚至還可與某些氧化物(如氧化鋁、氧化鐵、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎳等)反應(yīng),生成穩(wěn)定的Si-O鍵合,從而使硅烷得以和無機物或金屬連接。利用硅烷的這一特性,可將其應(yīng)用于金屬防銹及防氧化,Mg、Al、Cr、Fe、Zn等金屬經(jīng)硅烷處理后,硅烷偶聯(lián)劑種類可大大提高其抗腐蝕性能。
硅烷偶聯(lián)劑種類在表面處理行業(yè)應(yīng)用
有機硅烷表面預(yù)處理:在金屬表面預(yù)處理工藝中,隨著環(huán)保壓力的逐漸增大,含有硅烷的前處理產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)磷化工藝是今后世界的發(fā)展趨勢。硅烷前處理技術(shù)做為磷化替代技術(shù)之一,將會引起更廣泛的關(guān)注。
有機硅烷復(fù)合鈍化:硅烷偶聯(lián)劑在提高復(fù)合材料的耐蝕性能方面的顯著效果,早已得到確認,國內(nèi)許多大型鋼鐵公司已從國外引進了無鉻鈍化生產(chǎn)線,該類型的硅烷復(fù)合鈍化膜耐蝕性雖不能超過鉻酸協(xié)鈍化膜,但其綜合性能十分優(yōu)越,是今后無鉻鈍化重點發(fā)展方向。
含有機硅烷涂料:從分子設(shè)計層面進一步完善硅烷體系,針對不同的涂料體系開發(fā)出不同功能官能團的硅烷,可以拓展硅烷在涂料與涂裝行業(yè)的應(yīng)用范圍;硅烷偶聯(lián)劑種類深入開展在環(huán)保無鉻涂料領(lǐng)域的應(yīng)用研究,可代替許多傳統(tǒng)含鉻的涂料,硅烷偶聯(lián)劑種類適應(yīng)人類與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。硅烷化在減少單位面積消耗量的同時,在處理時間上也比磷化有較大幅度的縮短,因此,硅烷化處理在生產(chǎn)成本方面有明顯的優(yōu)勢。
硅烷偶聯(lián)劑種類表面改性設(shè)備的選擇
硅微粉表面改性設(shè)備的選擇,應(yīng)根據(jù)其表面改性機理所確定的加工工藝為基準,選擇和配套無污染的表面改性設(shè)備。然而,該工藝還存在一定不足,由于硅烷金屬表面處理劑pH值升高有利于硅醇縮聚反應(yīng)的進行,但是pH值的升高導(dǎo)致其產(chǎn)生絮凝而導(dǎo)致處理劑失效,硅烷偶聯(lián)劑種類使得工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用受限。目前前國內(nèi)的表面改性設(shè)備比較多,但是有些表 面改性設(shè)備沒有遵循硅微粉表面改性的機理及工藝要求等制造的,造成硅烷偶聯(lián)劑種類表面改性的效果不好,因此要對購置的改性設(shè)備進行改造和配套后才能達到較好的效果。
硅烷偶聯(lián)劑種類表面改性設(shè)備的選擇是硅微粉表面改性至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié),在選擇表面改性設(shè)備時應(yīng)考慮滿足以下幾點要求:
一是表面改性設(shè)備能將硅微粉在動態(tài)狀況下加熱并保溫,保溫時間能夠自動控制。
二是要有排氣裝置,可將表面改性前后脫除的水以蒸氣的方式排出,使硅烷偶聯(lián)劑與粉體產(chǎn)生縮合反應(yīng),達到形成共價鍵的效果。
三是保證硅微粉在表面改性機中處在高速動態(tài)的狀況下。
四是表面改性設(shè)備應(yīng)滿足表面改性劑分加的要求。
五是為解決表面改性中產(chǎn)生的假團聚和硬團聚體,一定要進行有效的分級,應(yīng)有專用的分級設(shè)備進行配套。