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硅微粉的表面改性技術(shù)是一門(mén)與應(yīng)用技術(shù)密切相關(guān)的技術(shù),從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)是具有很強(qiáng)的針對(duì)性。由于硅烷偶聯(lián)劑的水解效果取決于Si-X,而與有機(jī)高分子材料的反應(yīng)活性則取決于C-Y。因此耐高溫硅烷偶聯(lián)劑對(duì)于不同的基材或處理的對(duì)象,選擇合適的硅烷偶聯(lián)劑是至關(guān)重要的。
硅烷偶聯(lián)劑的種類(lèi)有幾十種:氨基、氯基、鏈烯基、環(huán)氧基、巰烴基、陽(yáng)離子基、雙官能團(tuán)等。
耐高溫硅烷偶聯(lián)劑選擇方法主要是通過(guò)試驗(yàn)預(yù)選,并應(yīng)根據(jù)硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及與硅微粉作用的機(jī)理,同時(shí)還需綜合考慮下游產(chǎn)品基料的組成及對(duì)硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的效果等。
另外,硅烷偶聯(lián)劑的選擇還應(yīng)考慮是否選擇兩種以上的偶聯(lián)劑。在有些情況下選擇兩種偶聯(lián)劑是十分必要的,可以起到協(xié)同和多功能化的效果。如選擇了兩種以上的偶聯(lián)劑,還應(yīng)認(rèn)真的考慮哪一種偶聯(lián)劑先加或后加的問(wèn)題。
隨著汽車(chē)、飛機(jī)、船舶、家電等行業(yè)的發(fā)展,對(duì)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,耐高溫硅烷偶聯(lián)劑促使金屬表面處理技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。
國(guó)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(diǎn):無(wú)有害重金屬離子,不含磷,無(wú)需加溫且硅烷處理過(guò)程不產(chǎn)生沉渣,處理時(shí)間短,控制簡(jiǎn)便;可省去表調(diào)工序,耐高溫硅烷偶聯(lián)劑,槽液可重復(fù)使用;有效地提高了涂料對(duì)基材的附著力;可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。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(guó)內(nèi)外技術(shù)人員研究的重點(diǎn)。
硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)具有有機(jī)官能團(tuán)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(tuán)水解時(shí)即生成硅羥基,而與無(wú)機(jī)物質(zhì)結(jié)合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲酰氧基、巰基或脲基,這些有機(jī)官能團(tuán)可與有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)。當(dāng)硅官能團(tuán)水解時(shí),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(wú)機(jī)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,耐高溫硅烷偶聯(lián)劑可大大提高其抗腐蝕性能。
耐高溫硅烷偶聯(lián)劑在汽車(chē)零部件行業(yè)中的應(yīng)用
節(jié)能:在使用溫度方面,由于硅烷成膜過(guò)程為常溫化學(xué)反應(yīng),因此耐高溫硅烷偶聯(lián)劑在日常使用中槽液無(wú)需加熱即可達(dá)到理想的處理效果,節(jié)省了大量能源并減少燃料廢氣排放。同時(shí),硅烷化反應(yīng)中無(wú)沉淀反應(yīng),消除了前處理工序中的固體廢物處理問(wèn)題并有效延長(zhǎng)了槽液的倒槽周期。
減排:傳統(tǒng)磷化處理后的沉渣、含磷及磷化后廢水處理等問(wèn)題,一直困擾著涂裝生產(chǎn)企業(yè)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保及節(jié)能減排的重視程度不斷提高,在未來(lái)的時(shí)間里,涂裝行業(yè)的環(huán)保及能耗問(wèn)題將會(huì)越來(lái)越突出,硅烷化處理在此方面有了很大程度的改善。
降低成本:使用硅烷化工藝能省去磷化加溫設(shè)備、除渣槽、板框壓濾機(jī)及磷化污水處理等設(shè)備,且硅烷化較磷化減少了20%~50%的配槽用量;每平方單耗方面,硅烷化的消耗量為傳統(tǒng)磷化的15%~20%。硅烷化在減少單位面積消耗量的同時(shí),在處理時(shí)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(shì)。
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