金属表面硅烷试剂防腐涂层性能测试
铁 基 材 料 表 面 处 理 过 程 如 下 ’除 油 除 锈 O清 洗 O表 面 氧 化 O水 解 28 涂 覆 O老 化 O涂 漆 +水 解 过 程 是 将 乙 醇 <水 <28 按 一 定 比 例 混 溶 作 为 水 解 溶 剂 &在 适 宜 PQ 值 下 使 水 解 达 到 最 佳 效 果 &以 浸 渍 方 式 涂 覆 于 预 处 理 过 的 基 材 上 &经 老 化 形 成 2B8 膜 +
或 乙 醇 洗 提 数 次 D间 接 证 实 9: 膜 与 铁 基 间 为
化 学 键 合 而 非 简 单 物 理 吸 附 $
膜 厚 与 浸 渍 时 间 关 联 不 大 D主 要 取 决 于 9: 浓 度 S%TD本 文 采 用 控 制 9:= 浓 度 的 浸 渍 方 式 涂 膜 D9:= 浓 度 为 MOD由 椭 圆 光 谱 反 射 法 测 得 的 9:= 膜 厚 B次 平 均 值 为 R%1.$此 膜
28@和 28A"BC%;乙 醇 "工 业 级 .DE%;醋 酸 "BC%’1)E使 用 液 ;其 它 试 剂 均 为 BC 级 ; 防 锈 水 @ "亚 硝 酸 盐 型 %和 防 锈 水 A "过 氧 化 氢 型 %按 工 业 常 用 标 准 配 制 +FF2/--8 型 电 导 率 仪 ;G8HI8/JC DD$型 红 外 光 谱 仪 ;综 合 电 化 学 测 试 仪 ;KL56MN射 线 荧 光 能 谱 仪 等 等 +
28 水 解 程 度 直 接 影 响 其 与 金 属 基 材 的 作 用 效 果 &因 为 只 有 硅 醇 单 体 才 可 形 成 稳 定 的 膜 结 构 &为 获 得 最 高 28 水 解 速 率 和 最 低 缩 合 速 率 +28 水 解 反 应 为 逐 级 平 衡 体 系 =,&1?&红 外 光 谱 测 定 方 法 和 电 导 率 测 定 方 法 均 具 有 不 干 扰 和 不 破 坏 原 有 体 系 平 衡 状 态 的 优 越 性 &适 于 28 水 解 程 度 检 测 +电 导 率 测 定 方 法 对 在 线 监 测 具 有 设 备 简 单 和 操 作 方 便 的 特 点 &更 具 实 用 价 值 +
李 德 祥
"重 庆 曙 光 涂 装 工 业 有 限 公 司 重 庆 %
关 键 词 硅 烷 剂 &铁 基 材 料 &金 属 防 腐 中 图 分 类 号 ’()#*+,
硅 烷 试 剂 "2345678976:&28%直 接 用 作 金 属 表 面 预 处 理 时 &可 与 金 属 表 面 的 氧 化 层 形 成 化 学 键 合 而 改 变 金 属 表 面 的 性 质 &特 别 对 提 高 难 上 漆 的 金 属 表 面 的 附 着 力 具 有 令 人 瞩 目 的 效 果 ; 因 其 具 有 无 污 染 <处 理 件 耐 蚀 性 好 <与 涂 层 结 合 牢 固 等 特 点 &目 前 正 成 为 硅 烷 试 剂 应 用 的 新 兴 领 域 =-> 1?+通 过 有 效 的 测 试 手 段 对 体 系 进 行 监 测 和 判 断 是 开 发 利 用 该 技 术 的 前 提 &有 关 这 方 面 报 道 极 少 &本 文 在 工 艺 技 术 研 究 的 基 础 上 提 出 和 建 立 了 相 应 的 分 析 测 试 方 法 +
采 用 ,#\镜 反 射 红 外 光 谱 得 到 铁 基 和 涂 覆 &’2 后 两 者 的 红 外 反 射 波 谱 图 %发 现 涂 覆 &’2 后 表 面 所 显万 示方 的数 红据 外 反 射 图 谱 为 &’2 膜 的 结 构 特 征 图 谱 %表 明 铁 基 材 已 被 包 覆 !
对 比 铁 基 涂 膜 前 后 的 ]^&分 析 结 果 可 知 %&’2 覆 膜 后 %FO峰 信 号 减 弱 %而 &D峰 信 号 明 显
MNBBOH涂 膜 9: = 后 IJ!(KF PPNPMOD
IJ9"KF Q%NRBOD则 9: 分 子 中 9"的 原 子 浓 度
和 基 体 中 !(的 原 子 浓 度 之 比 D9: 试 剂 包 覆 度
为 MLNQOH涂 膜 后 的 基 材 在 老 化 完 成 后 用 丙 酮
按 HR)0$/0)用 质 量 分 数 #EBL2(#S DQ,( 和 1EI5B4溶 液 室 温 下 对 2B8 膜 的 耐 蚀 性 进 行 点 蚀 实 验 ;电 导 仪 测 定 水 解 溶 液 电 导 率 值 判 断 28 水 解 程 度 ;对 28 水 解 液 作 红 外 液 膜 法 透 射 光 谱 分 析 ;高 真 空 条 件 下 对 28 涂 膜 铁 基 材 进 行 N 射 线 荧 光 能 谱 分 析 &N 射 线 源 为 G9 靶 &G9的 TU线 具 有 -,D1V)7W 的 能 量 &采 用 仪 器 自 动 参 数 识 别 程 序 进 行 分 析 ;利 用 综 合 电 化 学 测 试 仪 &在 DEBL2(#中 以 匀 速 极 化 电 位 控 制 方 式 进 行 28 膜 的 电 化 学 腐 蚀 速 度 测 试 + 结 果 与 讨 论
电 化 学 腐 蚀 速 度 试 验 结 果 见 图 ;%电 位 范 围 >5 ;-#Y%匀 速 极 化 电 位 Z= .>CY[Q%甘 汞 参 比 电 极 %铂 辅 助 电 极 %#$:?&<, 电 解 液 !没 有 涂 膜 的 铁 基 材 腐 蚀 速 率 明 显 大 于 涂 膜 的 铁 基 材 %图 中 涂 膜 基 材 的 腐 蚀 速 率 曲 线 斜 率 近 似 为 零 部 分 表 示 腐 蚀 没 有 发 生 %拐 点 表 示 腐 蚀 开 始 出 现 !涂 膜 后 基 材 腐 蚀 明 显 减 弱 %说 明 &’ 膜 与 铁 基 间 为 化 学 键 合 而 非 物 理 吸 附 %也 说 明 不 同 的 &’ 对 基 材 的 防 腐 保 护 效 果 有 选 择 性 !
以 涂 膜 点 蚀 试 验 为 判 断 指 标 %工 艺 和 配 比 的 单 因 素 和 多 因 素 正 交 实 验 发 现 &’2 对 铁 基 防 腐 处 理 效 果 优 于 &’) %故 以 下 测 试 均 针 对 优 化 工 艺 条 件 下 制 得 的 铁 基 &’2 膜 层 进 行 !
对 于 表 面 不 具 有 羟 基 的 无 机 底 材 &很 难 实 现 硅 醇 在 其 表 面 的 缩 合 和 交 联 作 用 =#?&采 用 化 学 预 处 理 方 法 引 入 羟 基 "X(Q%&可 提 高 基 材 与 28 水 解 产 物 的 化 学 键 合 能 力 +因 此 对 铁 基 材 则 清 洗 抛 光 后 &立 即 用 防 锈 水 @ 和 防 锈 水 A 表 面 氧 化 处 理 &由 单 因 素 试 验 和 多 因 素 正 交 试 验 综 合 选 定 防 锈 水 A&其 用 量 DE&浸 泡 时 间 DY36&干 燥 温 度 D$>)$Z+
万方数据
-.../-$/$0收 稿 &,$$$/$1/-1修 回
00;
应 用 化 学
第 ._卷
比 !在 "#$的 乙 醇 中 %&’ 快 速 形 成 均 匀 溶 液 %但 醇 的 存 在 不 利 于 水 解 平 衡 右 移 %整 个 过 程 电 导 率 变 化 很 小 %涂 覆 于 基 材 表 面 只 是 &’ 与 基 材 物 理 吸 附 %防 腐 性 能 很 差 !混 合 溶 剂 水 解 时 % 醇 的 存 在 可 调 节 水 解 平 衡 速 度 并 阻 止 硅 醇 交 联 (对 中 性 难 溶 的 &’)%用 冰 醋 酸 调 节 *+ 为 ,-. 左 右 以 促 进 其 水 解 /01(&’2 在 混 合 溶 剂 中 随 时 间 增 长 电 导 率 值 增 大 明 显 %#3后 电 导 率 几 乎 不 发 生 变 化 %若 继 续 水 解 %硅 醇 间 可 能 相 互 交 联 而 导 致 硅 醇 有 效 成 分 下 降 %故 &’) 水 解 034&’ 2水 解 ,5#3为 宜 !实 验 发 现 将 67&’)或 &’28967:+0:+;<+8967+;<8=.97>-.5 #89 .的 水 解 液 %稀 释 成 质 量 分 数 为 0$5 #$的 使 用 液 涂 覆 在 基 材 上 %老 化 后 耐 ,$:?&<,4 0$ @A:B点 蚀 时 间 分 别 为 0CDE以 上 和 03以 上 %效 果 均 好 于 相 应 磷 化 处 理 的 指 标 !
第 -*卷 第 1期 ,$\2\](^CI8_(‘8aa_J\F BQ\GJ2bCc
钢材表面硅烷处理后的防腐蚀性能研究
[ 7 ] V an O o ijW J, Zhu D. E ffect o f a m ine func tiona l g roup on co rrosion rate o f iron coa ted w ith film s o f organo func tiona l silanes[ J]. Corros ion, 2001( 157): 413~ 420.
烘干 10 m in, 表面再喷涂 ( 60 # 5) m 聚酯涂层。 1. 3 CuSO4点滴试验
配制 4% CuSO 4溶液, 对试板 C、D 进行点滴试验。 点滴后观察记录 CuSO4液滴颜色开始发生变化的时间。
1Hale Waihona Puke 4 线性极化测试测试 A、B、C 3种无聚酯涂层试板的腐蚀速率, 评 价不同处理方式对提高基材耐蚀性的作用。试验溶液 为 3%N aC ,l 温度为室温。测试前试板 B、C 浸入试验 溶液中 2 h, 试板 A 在放入试验溶液后立即进行测试。
M achu试验结果见 图 3。从图 3 可 以看出, 经过 SCA 和 铬酸 盐处 理的 试板 涂 聚 脂后 划 痕 腐蚀 宽 度 要比 直接涂聚脂的试板的宽度小的多, 未经过处理而直接 涂聚脂的试板 表面的涂 层已经被 严重破坏 并且翻卷 起。
图 3 马丘试验结果
硅烷可与金属基体形成极强的 M e - O - S i键, 而 硅烷的有机部分又可与表面聚合物涂层系统形成化学 键, 硅氧烷键的形成可大大提高表面聚合物涂层与基
2002 金属表面处理用硅烷试剂的水解与缩聚
文章编号:1000-582X(2002D10-0072-03金属表面处理用硅烷试剂的水解与缩聚徐溢唐守渊滕毅张晓凤(重庆大学化学化工学院重庆400044D摘要:硅烷试剂膜用作金属表面防腐蚀和提高外涂层附着力的新技术正在日趋成熟对影响硅烷试剂(Silane Agent SA D溶液稳定性的核心水解和缩聚过程进行了分析探讨通过对溶液的状态~电导率及其它一些相关参量的测试和分析探讨了影响SA水解的因素如温度~p~值~溶剂~添加剂等及其变化趋势和规律;同时提出了可以改善SA溶液稳定性的控制因素和方法为SA用作金属表面处理的技术实用化提供理论和实践指导关键词:硅烷试剂;水解;缩聚;金属表面处理中图分类号:TG178文献标识码:A硅烷试剂作为一种结构独特的物质同时具有与无机和有机物反应的官能团已经广泛应用于聚合物~塑料~橡胶~胶粘剂等领域硅烷试剂能在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着桥梁的作用[1]90年代国外学者提出了利用硅烷试剂(SA D与金属表面的氧化层发生化学键合来改变金属表面的性质[2]该工艺处理件具有耐蚀性好~与涂层结合牢固~无污染等特点国内这方面的研究工作尚少前期的研究工作[3]中发现由于硅烷试剂的特点SA使用液的稳定性一直是这项技术有效实现急待解决的问题笔者主要针对这一研究领域中SA试剂的作用机理和效果进行研究分析影响SA水解液稳定性的因素力求找出其一般规律以期为这项技术实用化提供理论和实践指导使其能够广泛应用于工业领域1试验部分1.1原料及仪器SA I(天津化学试剂厂D;SA II(哈尔滨化工总厂D;SA III(哈尔滨化工总厂D;乙酸(D 不少于99.5%(重庆化学试剂总厂D;酸洗液自制;碱洗液自制;~K B-3型恒控磁力搅拌器(温州市医疗电器厂D;DDS-11A型电导率仪(上海雷磁仪器厂D; MAGNA-I 550型红外光谱仪(美国Ni olet公司D;p~S-25型p~计(上海雷磁仪器厂D;其它试剂和仪器为试验室常用仪器1.2SA液的配制由于SA不能完全溶于水相因此在配制SA液时我们选用的是醇助溶剂和水作为溶剂试验使用中间液和稀释液中间液按如下比例配制:SA=EtO~= ~2O=1=(1-10D=1;稀释液是将相应的中间液稀释至1%~10%2结果与讨论2.1SA结构对稳定性的影响目前在工业上常用的硅烷试剂(Yn SiX4D按X基团主要分为烷氧基硅烷和卤硅烷两大类依据Y基团的不同又可以分为氨基硅烷~脲基硅烷~环氧基硅烷~甲基硅烷等本试验研究的是烷氧基硅烷试剂这类硅烷从结构上大体可分为三类分别是O-官能团硅烷试剂Y~2Si(O D3B-官能团硅烷试剂Y ~2~2Si(O D3Y-官能团硅烷试剂Y ~2~2~2Si(O D3因取代基的位置对有机硅化合物的稳定性会产生不同程度的影响当取代基在B位置时这类结构最不稳定极易发生Si键的断裂;本试验使用的3种硅烷试剂中SAI和SAII属于O-官能团硅烷试剂SAIII属于Y-官能团硅烷试剂当取代基在Y位置上时官能团电子效应对硅原子的影响很小可以认为这种结构的硅烷试剂是稳定的;当取第25卷第10期Journal of hongging University Vol.25 No.10收稿日期:2002-06-18基金项目:重庆市科学技术委员会应用基础研究基金资助项目(2000-6041D作者简介:徐溢(1966-D女江苏南京人重庆大学副教授硕士主要从事分析化学科研与教学工作代基在O 位置时,这类结构的硅烷试剂的稳定性介于B 和Y 两类有机硅化合物之间[4]0本实验中的3种30%SA 中间液和5%的使用液稳定周期以Y 型最长,O 型次之0对于SAI 和SAII 同属于O -官能团硅烷试剂,它们的烷氧基活泼性和取代基的空间位阻效应,SAI 的取代基是氢离子位阻效应可以忽略,而SAII 的取代基的位阻效应不可以忽略,所以同是O -官能团硅烷试剂,SAI 没有SAII 稳定0Z.Z 溶液PH 值对SA 稳定性的影响SA 可在酸或碱的催化下进行水解反应,水解反应过程复杂,在酸HB 催化下,反应机理如下,氢离子进攻体系中烷氧基的氧,进行亲电反应;当第一个基团水解后,第二个基团的水解速率降低,依次类推,即反应是逐步减速的0在碱催化下,反应式如下,体系中的氢氧根离子对SA 中的硅原子进行亲核进攻;一般说来酸催化水解过程更容易实现[5-6]0硅烷水解后生成的硅醇会发生缩合反应,缩合随着硅原子上的羟基数目的增加而加快0同样,硅羟基的缩合在酸和碱的催化下进行,其反应机理如下所示,碱催化缩合过程更容易实现[5-6]综上所述,酸度对硅烷溶液稳定性的影响是最主要的因素0在不同的酸度下进行溶液稳定性试验<表1),用甲酸~冰乙酸调节溶液的PH 值偏酸性,用氢氧化钠调节溶液的PH 值偏碱性,以及不调PH 值情况,稳定时间以溶液浑浊为限0表1不同溶液PH 值下SA 使用液的稳定时间d硅烷试剂PH<3.03.8~4.45.49.0I 83Z 10min II 10871Z 0min IIIZ60Z30ZZ 5Z6由表1可见,在SA 体系中同时存在水解和缩合两个反应,这两个反应处于竞争状态,为保证体系中硅醇的含量尽可能多,就要控制缩合反应的发生[Z ],弱酸性溶液介质条件更有利于此0通过试验,发现对于选用的3种硅烷溶液,在PH =3.8~4.4之间时,溶液存放时间最长,此时体系中水解速度大于缩合速度0Z.3温度~溶剂及水解方式对SA 稳定性的影响由于硅醇的缩合是吸热反应,温度升高对于缩合反应的进行有利,温度升高后溶液的稳定时间明显缩短0不同温度段的试验发现11~Z 0C 为最佳溶液配制温度0分别采用甲醇~乙醇~异丙醇~水~苯~四氯化碳和水醇混合溶剂进行试验,观察SA 体系的稳定状况发现,选择水作溶剂无法解决好SA 的分散溶解问题,醇类是最佳溶剂,硅烷在醇里有着良好的溶解性,且缩合速率小,综合考虑最终选择醇和水的混合体系作溶剂0水解方式不同对SA 液的稳定性也有一定的影响0所谓正水解就是将硅烷加入水中,此时体系的PH 值比较稳定,硅醇的浓度小,形成的胶核很少,不至于形成沉淀;逆水解就是将水加入硅烷中,此时体系中硅醇的浓度会很大,瞬间会形成大量的胶核,这对于SA 液的稳定是不利的;当体系中硅烷的量不大时,水解方式影响还并不很明显0因此试验选择采用正水解方式0Z.4稳定添加剂的研究由于硅羟基之间和硅羟基与硅烷氧基之间存在缩合反应,不利于硅醇的存在,为此考虑使用添加剂,最先考虑采用简单的无机盐类强酸弱碱盐和强碱弱酸盐进行试验,较不加无机盐的硅烷溶液稳定时间缩短0酚类化合物作为一种常用的链转移型阻聚剂及缓聚剂,能够有效地抑制自由基型聚合反应的发生0分析认为酚类化合物能吸取体系中的氢原子,减少了氢离子的数量,降低了氢离子进攻硅羟基的几率[6-7],抑制了水解的进行,因此酚类化合物是不适宜的稳定性添加剂0试验结果如表Z 0表Z 添加剂对30%SA 溶液稳定时间的影响d添加剂种类SAI SAII SAIII无机强碱弱酸盐0.5h 0.58无机强酸弱减盐1Z 15酚类化合物410Z40多元醇类化合物717Z40未添加61ZZ 0多元醇作为一种多羟基化合物在体系中并不参加反应,可以形成大量的氢键,由于氢键的存在,溶液中的硅醇能够比较稳定的存在,这样硅醇羟基发生缩合反应的几率就大大降低了0试验的结果也证明,加了丙三醇的体系稳定时间较未加的有一定的提高037第Z 5卷第10期徐溢等,金属表面处理用硅烷试剂的水解与缩聚2.5SA 体系稳定性的电导率测定结果电导率测定法不会破坏和干扰SA 体系水解平衡[8]0根据前面试验的I II III 三类硅烷 已知SA 的水解反应是逐级进行的 前面讨论过了温度~溶剂~pH 值~添加剂诸因素对SA 的水解和缩合的影响情况及相应的机理 在此基础之上 使用乙醇和水的混合溶剂并添加不同添加剂 测试了相应SA 溶液的电导率随时间变化规律 典型的测定结果见图10图1SAI ~SAII 和SAIII 的中间液电导率-时间变化关系对SAI ~SAII 和SAIII 的中间液进行电导率测定 在所有试验体系中调节pH 值的体系电导率一开始就较高 原因在于试验使用冰醋酸调节pH 值 相比SA 它是强电解质 导致背景电导率升高0在加入添加剂的体系中 添加剂的加入量在中间液中的体积分数为O.5OO 稀释液中的体积分数为O.O450试验结果显示 添加剂对体系的电导率有一定影响 绝大多数体系的电导率下降变缓 即硅醇缩合过程减缓[8]对SAIII发现加入多元醇添加剂后 电导率的变化没有出现极大值 而是很缓慢地上升 这说明添加剂的加入抑制了水解尤其是缩合反应速度 与前面分析是一致的03结论通过对影响SAI ~II 和III 三类硅烷稳定性的结构因素~pH 值~温度~溶剂~水解方式等的研究 试验发现溶液pH 值的影响是最大的 最佳的SA 稳定体系是采用醇水的混合溶剂的正水解体系 控制pH 值3.8~4.4及水解温度11~2O c ;试验还分析了不同添加剂对SA 体系的影响效果;初步分析了研究中涉及到的这些因素在整个体系中的作用机理 及对体系稳定性的影响大小 试验发现多元醇是一种好的添加剂 它在提高SA 液稳定期的同时 并不降低SA 液的处理效果0参考文献:[1]吴森纪.有机硅及其应用[M ].科学技术文献出版社 199O.315-32O.[2]SUBRAMANIANVVNOOIJ W J Ooi .Silanebased metal pretreatment as alternatives to chromating [J ].Sruface Engineering 1999 15(2):1-5.[3]徐溢 徐铭熙 王楠.金属表面硅烷试剂防腐涂层性能测试[J ].应用化学 2OOO 3(17):331-334.[4]杜作栋 陈剑华.有机硅化学[M ].北京:高等教育出版社 199O.237.[5]黄伟 黄英.原硅酸乙酯的水解缩聚[J ].有机硅材料及应用 1999 13(3):38-41.[6]MCNEIL K J DICAPRIO J A WALSH D A et al .Ki-netics and Mechanism of Hydrolysis of a Silicate Tri-ester Tris (2-methoxyethoxy )phenylsilane [J ].J Am Chem Soc 198O 1O2(6):1859-1864.[7]潘祖仁.高分子化学(第三版)[M ].北京:化学工业出版社 1995.57.[8]徐溢 王楠 张晓凤 等.直接用作金属表面新型防护涂层的硅烷偶联剂水解效果分析[J ].腐蚀与防护 2OOO 21(4):157-159.ydrolysis and condensation of silane agent f or metallic surf ace treatmenXU yi TA NG shou -yuan T ENG yi ZH A NG Xi ao -feng(College of Chemistry and Chemical Engineering Chong g ing University Chong g ing 4OOO44 China )a b stract :Novel surface treatment techni g ue by silane film is developing for metallic anti -corrosion and coat im-provement .The k ey points hydrolysis and condensation for the stability of the Silane agent (SA )solution is investigated and the effective factors of stability for silane agent solution and the relative rule are discussed .It is found that stability of SA solution is related to the temperature pH solvents SA concentration and additive by studying the state of the solution and the conductivity -time curve of SA solution .Mean W hile controlling factors and improving methods for SA stability are proposed to guide the practical application of metallic surface anti -corrosion treatment by SA .ey W ords :silane agent ;hydrolysis ;condensation ;metallic surface treatment(责任编辑张苹)47重庆大学学报2OO2年金属表面处理用硅烷试剂的水解与缩聚作者：徐溢， 唐守渊， 滕毅， 张晓凤作者单位：重庆大学,化学化工学院,重庆,400044刊名：重庆大学学报(自然科学版)英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：2002,25(10)被引用次数：15次1.吴森纪有机硅及其应用 19902.Subramanian V;VN OOIJ W J Ooij Silane based metal pretreatment as alternatives to chromating1999(02)3.徐溢;徐铭熙;王楠金属表面硅烷试剂防腐涂层性能测试[期刊论文]-应用化学 2000(03)4.杜作栋;陈剑华有机硅化学 19905.黄伟;黄英原硅酸乙酯的水解缩聚[期刊论文]-有机硅材料 1999(03)6.MCNEIL K J;DICAPRIO J A;WALSH D A Kinetics and Mechanism of Hydrolysis of a SilicateTriester,Tris(2-methoxyethoxy)phenylsilane[外文期刊] 1980(06)7.潘祖仁高分子化学 19958.徐溢;王楠;张晓凤直接用作金属表面新型防护涂层的硅烷偶联剂水解效果分析[期刊论文]-腐蚀与防护 2000(04)1.徐溢.滕毅.唐守渊提高硅烷试剂溶液稳定性的研究[期刊论文]-腐蚀与防护2002,23(5)2.徐溢.唐守渊.张晓凤金属表面硅烷试剂膜结构及性能表征方法[期刊论文]-光谱学与光谱分析2004,24(4)3.徐溢.唐守渊.陈立军反射吸收红外光谱法研究铝表面硅烷试剂膜的结构与性能[期刊论文]-分析化学2002,30(4)4.闫斌.陈宏霞.陈嘉宾.YAN Bin.CHEN Hong-xia.CHEN Jia-bin功能性有机硅烷膜对金属腐蚀防护的研究现状及展望[期刊论文]-材料保护2009,42(3)1.李坤远.杨汝平.丁仁兴.李杰KH-550对环氧树脂胶黏剂粘接性能的影响[期刊论文]-宇航材料工艺 2013(1)2.肖围.满瑞林表面活性剂与硅烷对铝管表面的协同改性研究[期刊论文]-涂料工业 2009(8)3.冯玉龙.陆小华.熊光晶.乐荣宇SCA改性骨料混凝土的抗压强度正交试验研究[期刊论文]-建筑技术开发 2007(10)4.侯智敏.耿兴国.陆福一.史东旭.骆广粱.郑悦高性能微/纳米结构不粘薄膜的制备及机理研究[期刊论文]-材料科学与工程学报 2006(3)5.肖围.满瑞林铝管表面BTESPT硅烷稀土复合膜的制备及耐蚀性的研究[期刊论文]-电镀与环保 2009(5)6.谢丹.缪畅.肖围.满瑞林混合硅烷协同长链酯类缓蚀剂对铝管表面耐蚀性的研究[期刊论文]-电镀与环保 2013(2)7.谢国先.邱大健.李朝阳.肖祥定氨基硅烷偶联剂对环氧涂层附着力的影响[期刊论文]-材料保护 2008(3)8.闫星宇.白术波.肖围纳米SiO2协同稀土铈对铝管表面硅烷膜的耐蚀性研究[期刊论文]-电镀与环保 2010(3)9.冯军.杨丽霞.张文广.顾涛.林伟伟乙烯基三乙氧基硅烷(VS)水解关键工艺[期刊论文]-表面技术 2009(6)10.徐以兵.何德良.周舟.钟建芳表面活性剂对铝合金表面电化学沉积硅烷膜层的影响[期刊论文]-表面技术 2008(3)11.彭天兰.满瑞林.别子俊.琚海涛.唐翰卿氨丙基甲基二甲氧基硅烷防腐保护镀锌钢板的研究[期刊论文]-河南化工2008(9)12.郭学阳.张云玲.郭祥荣.郭子温.熊激光.朱浩慧.房菲菲.王晓丽.王亮.单宝来相转移催化法生产γ-巯丙基三甲氧基硅烷[期刊论文]-山东化工 2012(4)13.赵平.孙广霞.杨玉鹏.王宏.张发余有机硅烷偶联剂在涂装前处理中的应用[期刊论文]-电镀与精饰 2010(3)14.李屹立.陆小华.冯玉龙.熊光晶花岗岩/硅烷偶联剂/水泥浆界面层的形成机理[期刊论文]-材料研究学报 2007(2)15.刘倞.胡吉明.张鉴清.曹楚南金属表面硅烷化防护处理及其研究现状[期刊论文]-中国腐蚀与防护学报 2006(1)16.吴海江环境友好型热镀锌层无铬保护膜的研究[学位论文]博士 2006本文链接：/Periodical_cqdxxb200210020.aspx。
表面磷化和硅烷处理对有机涂层／金属体系耐蚀性能的影响
成 １Ｌ容积 的玻璃 电解 池 。涂 有涂 层 的试样 为 工作
第一作者 简介 ： 张颖怀 ， （９ ２ ） 博士生 ， — ａ ：ｉｙ ｏ ｏ 女 １７ ～ ， Ｅ ｍ ｒ ｋ ｔａｔ ＠ ｌ ｔｔ ａ
ｓ ｈ ． Ｏｎ。 ｏ ｕ ＣＩ
电极 ， 比电极用饱和甘汞电极 ， 参 有效工作面积为 １
维普资讯
３ ８ ０８
科
学
技
术
与
工
程
７ 卷
ｃ 辅 助 电极 为 ２ｃ 的铂 电极 。在 自腐 蚀 电位 下 ｍ， ｍ 测 试涂层 试 样 的交 流 阻抗 ， 频率 范 围为 （０ ～１ １～ ０）
Ｈｚ交 流正 弦波振 幅为 １ Ｖ。将 试 件 装入 电解 池 ， ０ｍ 后， 向电解 池 内加入 约 占其容 量 ２ ３的 ３ ５ Ｎ Ｃ ／ ． ％ ａｌ
样表 面 ， 可能把 表 面的磷 化液 冲洗 干净 ， 尽 电吹风 冷
风吹干 。
环氧防腐涂料
涂料涂装有限公司 ； 室温 固化剂
（ ２５ 。 Ｑ ３ ）
２０ ｏ ７年 ３月 ２ 日收 到 ０
γ-APS硅烷单体改性环氧涂层的水分吸收
γ-APS硅烷单体改性环氧涂层的水分吸收摘要：环氧树脂通过γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（γ-APS）单体改性，可作为L Y12铝合金的保护层。
改性的目的是为了减少聚合涂层的水分吸收。
涂层吸水率可通过涂层电容在3.5%NaCl水溶液条件下分析测定。
结果表明，通过1.0wt%γ-APS改性环氧涂层的吸水量比纯环氧涂层的吸水量要少。
然而大量的硅烷却会导致水渗透性的恶化，这是因为硅烷试剂中氨基使得环氧树脂中环氧基团的过度消耗，从而因过量固化剂（聚酰胺）的存在而减少环氧涂层的交联。
在浸入溶液后，硅烷改性涂层的Tg略微上升，这与纯环氧涂层形成鲜明对比，纯环氧涂层的Tg在水渗透后显著地降低。
沉浸在水介质中时硅烷组分因水解和冷凝作用而形成Si-O-Si结构，可作为硅烷改性涂层Tg不寻常变化的一个合理的解释。
另外，所有的硅烷改性涂层显示了更好的保护性能，表现为较高的电荷转移电阻（Rct）和更低的基体电解液界面的双层电容（Cdl）。
关键词：环氧树脂，γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，改性，水分吸收，Tg1 引言有机涂层的降解取决于很多因素，但水的渗透至关重要[1，2]。
所有的有机涂层在某种程度上对腐蚀物如水、氧气和离子都是可渗透的。
水的渗透将会对聚合物涂层产生不利的影响，它可能由于水提取可溶性组分而使得涂层内应力收缩，或者由于涂层膨胀而产生扩张应力[3，4]。
一旦电解质溶液达到金属的界面，金属基体将会被腐蚀，从而导致涂层和受保护金属在阴极区的分层和基体降解。
所有对涂层的保护效率通常与对水、氧气和腐蚀性离子的阻绝性有关。
换言之，聚合物涂层的性能可通过减少水分吸收而提高。
环氧树脂由于其强的附着力，高的抗化学腐蚀性和良好的加工性而广泛用于保护涂层、粘胶剂和封装材料。
然而，环氧树脂由于具有亲水性而不能较好地应用于潮湿环境中[5]。
在过去的几十年中，试图减少环氧树脂对水分吸收的研究工作已经开展，例如，许多颜料如红色氧化铁、云母铁矿和二氧化钛混合到有机涂料中，从而发现通过增加水和氧气的扩散距离可以有效地减少涂层渗透性。
金属表面硅烷试剂膜结构及性能表征方法
MJ&
光谱学与光谱分析
第 FM 卷
态， 得出 了 硅 烷 相 对 浓 度 和 基 材 涂 覆 情 况 的 半 定 量 关 系。 （!)氨丙基三乙氧基硅烷） !"#$%" 等 & 以不同 ’( 值下 !)*+, 水溶液处理铁和钛等金属，在 &-. 下将处理片浸入水中不同 时间，然后以 /+, 研究了处理片和环氧漆的结合性能，得到 了不同条件下环氧漆和处理片粘接性能差异的机理。0#123 等 以变角 / 射线光电子能谱 （ *5/+,） 研究了 !)6+, （!)环 氧基三乙氧基硅烷） 涂覆在铝表面的膜的结构，认为界面间
［>］ 间也可能存在相互作用，例如弱作用的氢键键合作用 ，会
降低界面间的粘接强度。因此，探明硅烷试剂在金属表面的
收稿日期： 修订日期： !--!+-)+!>， !--!+:!+-:
万方数据 作者简介： 徐 溢，女，:)== 年生，重庆大学化学化工学院副教授
基金项目： 重庆市科委应用基础研究基金 （!---+=-":） 资助项目
第 !"卷， 第"期 ! - - " 年 " 月
光 谱 学 与 光 谱 分 析 .(/012$30$(4 567 .(/0125% 865%4393
#$%& !" ， ’$ & " ， ((")*+"), 8(29%，!--"
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
直接用作金属表面新型防护涂层的硅烷偶联剂水解效果分析
直接用作金属表面新型防护涂层的硅烷偶联剂 水解效果分析徐 溢 王 楠 张小凤* 金洋华X(重庆大学环境与化学化工学院 重庆400044)摘 要 研究了硅烷偶联剂直接在铁基材表面形成化学键合交联涂膜过程中的水解步骤,对影响形成硅醇的主要因素进行了讨论,提出并论证了用电导率测定方法可方便地在线监测和判断硅烷偶联剂水解程度和效果,同时采用F TIR光谱方法予以证实。
这对硅烷偶联剂直接用作金属表面防护涂层性能研究及新工艺条件优化具有重要的指导意义。
主题词 硅烷偶联剂 水解 电导率测定 F TI R光谱分析ANALYSIS OF SILANE HYDROLYSIS REACTION FOR NEW CORROSION RESIST ANT COAT ING ON MET ALLIC SURFACEXu Yi Wang Nan Zhang Xiaofeng J in Yanghua(Envir on.&Chem.Engin.College,Chongqing Univ.,Chongqing400044)Abstr act Hydr olysis pr ocess of silane coupling agents(SCA)which wer e directly applied for ir on surface cor rosion resistant tr eatment was studied.The factor s t hat affected t he formation of silanol in silane hydr olysis rea ction wer e discussed.Conductivity detection method was pr oposed for monit or ing and cer tification of silanol, and FT IR spectr oscopy met hod was applied to prove that.The results provided guidance for sutdy of SCA cor rosion r esistant coating on meta llic sur face and opt imization of r elative technique factor s.Keywords Silane coupling agent(SCA) Hydrolysis Conductivit y detection F TIR spectr oscopy1 引 言国外学者提出了利用硅烷偶联剂(Silane Coupling Agent,SCA)直接涂覆于金属表面,使之与金属底材形成化学键合结构来改变金属表面的性质,这对金属表面防腐蚀或与其它有机涂料的表面处理技术相比有着令人瞩目的独特的优越性;同时因其具备无污染、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,将有望取代金属表面的磷化钝化处理[1,2]。
硅烷偶联剂应用现状及金属表面处理新应用
1 硅烷试剂的特征和作用机理硅烷试剂的一般结构式为:Y -R-SiX3,其中:X 是结合在硅原子上的水解性基团,如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等;Y 为有机官能团,如氨基,环氧基等;R 是具有饱和或不饱和键的碳链。
所以它分布在无机物与有机物界面上时,在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着“乳化剂”的作用[2～5] 。
由于界面现象非常复杂,单一的理论往往难以充分说明,对于硅烷试剂在界面的作用机理就有多种解释。
已经提出的关于硅烷试剂在无机物表面行为的理论主要有化学结合理论、物理吸附理论、氢键形成理论、可逆平衡理论等[4] 。
Arkies 提出的理论模式被认为是最接近实际的一种理论,硅烷试剂按这一机理在无机物表面上的反应过程如图1 所示;硅烷试剂首先接触空气中的水分而发生水解反应,进而发生脱水反应形成低聚物,这种低聚物与无机物表面的羟基形成氢键,通过加热干燥,发生脱水反应形成部分共价键,最终结果是无机物表面被硅烷覆盖。
从上述作用机理还可以看出,无机物的表面上不具有羟基时,就很难发挥出相应的作用或效果。
对于有机体系,大多数分子中都具有特定的官能团而表现出该聚合物的特性。
SA同聚合物有机宫能团发生化学反应,从而产生偶联效果,一般认为SA 对于固化过程中伴随着化学反应的热固性树脂效果最为明显,而对于缺乏反应性和极性基团的热塑性树脂效果差[5 ] 。
文献[3～5 ] 还给出了SA 与无机和有机物质的典型应用配合。
2 硅烷试剂的使用方法将硅烷试剂均匀地包覆在填料上大致可分为干法和湿法[6 ] 。
硅烷试剂的处理可根据填料的比表面积大小进行调整,一般是填料重量的1 % , 实际上处理时最好是用水、溶剂稀释后再进行使用。
最近因高速捏合机的改进及成本的降低,也有用硅烷试剂原液直接处理的。
处理后填料的干燥条件也是影响复合材料性能的重要因素之一,因为当干燥不充分时,还有许多氢键成为残留状态很容易从外部吸入水分,影响复合材料的物性。
硅烷处理剂的检测标准
硅烷处理剂的检测标准
硅烷处理剂是一种常用的化学品，用于表面处理和涂料配方中。
其检测标准通常包括以下几个方面：
1. 化学成分检测，硅烷处理剂的化学成分需要进行全面检测，
包括主要成分及可能的杂质。
常见的检测方法包括质谱分析、红外
光谱分析、核磁共振等，以确定其成分和纯度。
2. 安全标准，硅烷处理剂需要符合相关的安全标准，包括毒性、腐蚀性、挥发性有机化合物（VOC）含量等方面的检测。
这些检测通
常需要符合国际或地区性的安全标准，如欧洲化学品管理局（ECHA）的标准等。
3. 应用性能检测，硅烷处理剂的应用性能也需要进行检测，包
括表面张力、粘附性、耐候性等方面的测试，以确保其符合预期的
使用要求。
4. 环境标准，硅烷处理剂的环境影响也需要进行评估，包括生
物降解性、对水体和土壤的影响等方面的检测，以确保其在环境中
的安全性。
总的来说，硅烷处理剂的检测标准涉及化学成分、安全性、应
用性能和环境影响等多个方面，需要符合相关的国际或地区性标准，以确保其在生产和使用过程中的安全性和可持续性。
材料表面涂层防腐蚀性能实验检测方法
材料表面涂层防腐蚀性能实验检测方法导言：随着工业化的进展，对材料表面涂层的防腐需求越来越迫切。
表面涂层的防腐蚀性能对材料的使用寿命和性能起到关键作用。
因此，开展材料表面涂层防腐蚀性能的实验检测方法研究，对于提高材料的使用寿命和性能至关重要。
一、引言材料表面涂层的防腐蚀性能是指涂层在不同环境条件下抵御腐蚀的能力。
涂层保护下的材料能够更好地承受外界的侵蚀，延迟材料的大规模腐蚀。
因此，提高表面涂层的防腐蚀性能具有重要意义。
二、实验准备1. 实验材料：选择要测试的材料，根据需求选择不同类型的表面涂层，如有机涂层、无机涂层等。
2. 涂层制备：按照涂层制备要求，对涂层进行制备，并确保其质量符合相关标准。
3. 实验仪器：准备腐蚀试验设备，如盐雾试验箱、湿热试验箱、电化学腐蚀测试仪等。
三、实验方法1. 盐雾试验法：盐雾试验是一种常用的检测材料表面涂层防腐蚀性能的方法。
通过模拟盐雾环境，观察涂层在该环境下的耐腐蚀性能。
实验过程：将制备好的样品放置于盐雾试验箱中，设置所需的温度和湿度条件，持续一定时间后取出样品进行观察和评估。
2. 湿热试验法：湿热试验是一种模拟高湿高温环境下材料防腐蚀性能的方法。
通过暴露材料于高温高湿环境中，评估涂层的耐腐蚀能力。
实验过程：将制备好的样品放置于湿热试验箱中，设置所需的温度和湿度条件，一段时间后取出样品进行评估。
3. 电化学腐蚀测试法：电化学腐蚀测试是通过电化学方法对材料表面涂层的防腐蚀性能进行评估的一种方法。
该方法具有较高的准确性和灵敏度。
实验过程：制备好的样品放置在测试环境中，进行电化学腐蚀测试。
根据受试样品的电化学行为，通过电位和电流测量分析涂层的防腐蚀性能。
四、结果评估通过以上实验方法获得的数据进行结果评估，判断涂层的防腐蚀性能。
根据实验结果，可以对涂层进行合理的改进和优化，以提高材料的防腐蚀性能。
五、结论本文介绍了几种常用的材料表面涂层防腐蚀性能实验检测方法，包括盐雾试验法、湿热试验法和电化学腐蚀测试法。
涂层的防腐性能测试
涂层的防腐性能测试(一) 实验名称涂层的防腐性能测试(二) 实验日期和地点试验时间：11月17日8时----11月18日10时实验地点：品管部(三) 实验目的本次试验主要是验证涂层能否抵抗海水的腐蚀。
(四) 实验原理：涂层体系的主要作用是保护底下的金属底材不受腐蚀，涂层用于从轻度到中度及高度不同的腐蚀环境。
通常采用以下2 种测试方法：大气防腐测试；浸渍防腐测试。
(五) 实验内容涂层的这些测试是涂膜完全或部分暴露，如内用衬里、泳装挂件。
此区域的涂层需耐水、海水、新鲜水和许多化学物质( 见表1) 。
表 1 浸渍测试方法冷壁效应是通过液体或蒸汽接触的涂层温度梯度高于底材到所用的涂层的结果。
水/ 潮气被迫到衬里/ 底材界面在冷底材上冷凝。
从而形成腐蚀、起泡，最后涂层提早破坏。
由于缺乏实验仪器和相关器材，所以本实验的的浸渍测试主是：耐盐测试（仿海水测试）和硫化钾测试（六）实验环境和器材实验环境：空气流通性较好的开放空间实验器材：烧杯、滴管、容量瓶、量筒、电子称、镊子试验药品：食盐、无水硫化钾（图二）实验材料：电镀代用金的材料（有防腐涂层）(七) 实验步骤1 耐盐测试将电镀代用金的材料分别浸泡在盛有28%的盐溶液（仿海水）的三个烧杯（A 、B 、C ）（图三）中，浸泡24小时，观察实验结果。
2 硫化钾测试将电镀代用金的材料放在待测试的硫化钾测试溶液（图一）中3分钟，观察实验结果。
(八) 实验结果（图四）1. 将A 、B 、C 中的电镀代用金的材料取出、冲洗干净；观察材料：没有被腐蚀的痕迹；如图：2. 观察硫化钾测试的材料，变色面积小于总面积的5%。
如图;(九) 结论电镀的防腐涂层可有效保护底下的金属底材不受腐蚀。
图一 图二图三 图四。