環(huán)保型硅烷偶聯(lián)劑a171對(duì)金屬的作用

隨著汽車、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，硅烷偶聯(lián)劑a171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，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。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，有很多有機(jī)反應(yīng)點(diǎn),是由烷氧基硅烷的R基團(tuán)帶來(lái)的。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。哈爾濱化工研究所選取了一種新型的金屬表面防護(hù)硅烷化處理試劑——乙烯基硅烷,并使其在水和醇混合溶劑中水解,水解過程穩(wěn)定性好,且能保證硅羥基的含量。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，硅烷偶聯(lián)劑a171可大大提高其抗腐蝕性能。

硅烷偶聯(lián)劑a171在表面處理行業(yè)應(yīng)用

有機(jī)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(shì)。硅烷前處理技術(shù)做為磷化替代技術(shù)之一，將會(huì)引起更廣泛的關(guān)注。

有機(jī)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(rèn)，國(guó)內(nèi)許多大型鋼鐵公司已從國(guó)外引進(jìn)了無(wú)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(wú)鉻鈍化重點(diǎn)發(fā)展方向。

含有機(jī)硅烷涂料：從分子設(shè)計(jì)層面進(jìn)一步完善硅烷體系，針對(duì)不同的涂料體系開發(fā)出不同功能官能團(tuán)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a171深入開展在環(huán)保無(wú)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a171適應(yīng)人類與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。X是可以進(jìn)行水解反應(yīng)，并生成Si-OH的基團(tuán)，一般的硅烷偶聯(lián)劑是含有三個(gè)可水解的基團(tuán)。

硅烷偶聯(lián)劑a171種類和用量對(duì)改性鋁性能的影響

為了研究硅烷偶聯(lián)劑種類和用量對(duì)改性鋁性能的影響，南京能德新材料公司針對(duì)不同種類的硅烷偶聯(lián)劑改性處理顏料鋁做了實(shí)驗(yàn)。

通過實(shí)驗(yàn)，我們得知未改性的顏料鋁具有疏水性，無(wú)法分散在水性體系中，全部漂浮于水面；相比其他三種硅烷偶聯(lián)劑，而經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑a171WD-60表面改性后的顏料鋁，能大部分懸浮在水性體系中，親水性較好，光澤性略有降低但不明顯。為了適應(yīng)環(huán)保需要，道康寧硅烷偶聯(lián)劑a171正在通過研發(fā)有機(jī)硅類抗摩擦降噪音的汽車涂料，以解決汽車在日常使用過程所出現(xiàn)的噪音和摩擦聲。本研究初步選用WD-60硅烷偶聯(lián)劑作為鋁顏料表面改性劑。

硅烷偶聯(lián)劑的用量以其在水解溶液中的濃度來(lái)表示。

通過實(shí)驗(yàn)可以表明，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑含量較少時(shí)，顏料鋁部分漂浮于水面，因?yàn)閃D-60未能完全包覆于鋁表面形成致密親水性包覆膜層；當(dāng)WD-60含量較高時(shí)，鋁顏料發(fā)生部分沉淀，顏料光澤性明顯降低，因?yàn)轭伭媳砻孢^多的硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生縮聚反應(yīng)導(dǎo)致團(tuán)聚下沉。為此加入活性基團(tuán)最少的線性結(jié)構(gòu)的硅氧烷，既可避免漆膜變脆，又能獲得如同加入膠體二氧化硅一樣的好處。硅烷偶聯(lián)劑a171試驗(yàn)現(xiàn)象表明：經(jīng)用量為5%的WD-60硅烷偶聯(lián)劑包覆改性后的顏料鋁在水性體系中分散穩(wěn)定性明顯提高，顏料外觀基本沒有發(fā)生變化。

硅烷偶聯(lián)劑a171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(jī)理所確定的加工工藝為基準(zhǔn)，選擇和配套無(wú)污染的表面改性設(shè)備。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(dá)到形成共價(jià)鍵的效果。目前前國(guó)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(jī)理及工藝要求等制造的，造成硅烷偶聯(lián)劑a171表面改性的效果不好，因此要對(duì)購(gòu)置的改性設(shè)備進(jìn)行改造和配套后才能達(dá)到較好的效果。

硅烷偶聯(lián)劑a171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(gè)環(huán)節(jié)，在選擇表面改性設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮滿足以下幾點(diǎn)要求：

一是表面改性設(shè)備能將硅微粉在動(dòng)態(tài)狀況下加熱并保溫，保溫時(shí)間能夠自動(dòng)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(dá)到形成共價(jià)鍵的效果。

三是保證硅微粉在表面改性機(jī)中處在高速動(dòng)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(tuán)聚和硬團(tuán)聚體，一定要進(jìn)行有效的分級(jí)，應(yīng)有專用的分級(jí)設(shè)備進(jìn)行配套。