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名稱:硅烷處理加工(gong)

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  時間:2015-12-10 00:00:00


硅烷處理加工
硅烷化處理是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。
硅烷(wan)化處理(li)
硅烷化處理與傳統磷化相比具有以下多個優點:無有害重金屬離子,不含磷,無需加溫。硅烷處理過程不產生沉渣,處理時間短,控制簡便。處理步驟少,可省去表調工序,槽液可重復使用。有效提高油漆對基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。但就目前的國內技術來說,不是十分成熟,有待提高!尤其是硅烷和助劑的選型上,得很下功夫!
一、金屬(shu)表面硅烷(wan)化處理的機理:
硅(gui)烷是一類含硅(gui)基(ji)的有機/無機雜化物,其(qi)基(ji)本分(fen)子(zi)式(shi)為(wei):R'(CH2)nSi(OR)3。其(qi)中(zhong)OR是可水解的基(ji)團(tuan),R'是有機官能團(tuan)。
硅烷在水溶液(ye)中通常以水解的形式存在:
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
硅烷水解(jie)后通過其SiOH基團與金(jin)屬(shu)表面(mian)的(de)MeOH基團(Me表示金(jin)屬(shu))的(de)縮水反應而快速吸附于金(jin)屬(shu)表面(mian)。
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
一方面硅烷(wan)在金屬(shu)界面上形成(cheng)Si-O-Me共(gong)價鍵(jian)。一般來說,共(gong)價鍵(jian)間(jian)的(de)(de)作(zuo)用力可達(da)700kJ/tool,硅烷(wan)與金屬(shu)之間(jian)的(de)(de)結合是非常牢固的(de)(de);另一方面,剩余(yu)的(de)(de)硅烷(wan)分子通過SiOH基團之間(jian)的(de)(de)縮聚反應在金屬(shu)表面形成(cheng)具有Si-O-Si三維(wei)網(wang)狀結構的(de)(de)硅烷(wan)膜[2]。
該硅烷膜在烘干過程中和后道的電泳漆或噴粉通過交聯反應結合在一起,形成牢固的化學鍵。這樣,基材、硅烷和油漆之間可以通過化學鍵形成穩固的膜層結構。
二、金屬表面硅烷處理的特點
(1)硅烷處理中不含鋅、鎳等有害重金屬及其它有害成分。鎳已經被證實對人體危害較大,世界衛生組織(WHO)規定,2016年后鎳需達到零排放,要求磷化廢水、磷化蒸氣、磷化打磨粉塵中不得含鎳。
(2)硅烷(wan)處理(li)是無渣的。渣處理(li)成本為(wei)零,減(jian)少設備維護成本。
磷化(hua)渣是傳統磷化(hua)反(fan)應的(de)必然伴生物。比如一條使用冷軋板的(de)汽車(che)(che)生產線(xian),每(mei)處理1輛(liang)(liang)車(che)(che)(以(yi)100m2計),就會產生約600g含(han)水率為50%的(de)磷化(hua)渣,一條10萬輛(liang)(liang)車(che)(che)的(de)生產線(xian)每(mei)年產生的(de)磷化(hua)渣就有60t。
(3)不需要亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)促(cu)進劑,從而避免了亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)及其分解產物對人體的危害(hai)。
(4)產品消耗量低,僅是磷化的5%~10%。
(5)硅烷處理(li)沒有表調、鈍化(hua)等工藝過程,較(jiao)少(shao)的(de)生產(chan)(chan)步驟和較(jiao)短的(de)處理(li)時(shi)間有助(zhu)于提高工廠的(de)產(chan)(chan)能(neng),可縮(suo)短新建生產(chan)(chan)線,節(jie)約設備投(tou)資和占地(di)面積。
(6)常溫可行,節約能源。硅烷槽液不需要加溫,傳統磷化一(yi)般需要35~55℃。
(7)與(yu)現有設備(bei)工藝不沖(chong)突(tu),無需(xu)設備(bei)改造而(er)可(ke)直接替換磷化;與(yu)原有涂裝(zhuang)處理工藝相容,能(neng)與(yu)目前(qian)使用的各(ge)類油漆和粉(fen)末涂裝(zhuang)相匹配(pei)。
三、工藝流(liu)程(cheng)
根據(ju)硅烷化的(de)(de)用途及處理(li)板材(cai)不(bu)同,分為(wei)不(bu)同的(de)(de)工藝流(liu)程。它的(de)(de)處理(li)工藝,比以前的(de)(de)磷化,要求很嚴格(ge)。
(1)鐵件(jian)、鍍鋅件(jian)
預脫脂——脫脂——水(shui)清(qing)洗(xi)——水(shui)清(qing)洗(xi)——硅烷化——烘干或晾干——后處(chu)理(li)
(2) 鋁件
預(yu)脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘干(gan)或晾干(gan)——后處理
四、常(chang)用的硅烷試劑
BSA N,O-Bis(trimethylsiyl)acetamide N,O-雙(三甲基(ji)硅烷基(ji))乙(yi)酰(xian)胺
BSTFA Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide 雙(三甲基硅(gui)烷基)三氟乙酰胺
DMDCS Dimethyldichlorosilane 二甲基二氯硅烷
HMDS 1,1,1,3,3,3-Hexamethyldisilazane 1,1,1,3,3,3,-六甲基二硅烷
MTBSTFA N-(ter-Butyldimethylsilyl)-N-methyltrifluoroacetamide N-(特丁基(ji)(ji)二(er)甲基(ji)(ji)硅烷(wan)基(ji)(ji))-N-甲基(ji)(ji)三氟(fu)乙酰胺
TBDMCS t-Butyldimethyl chlorosilane 特丁基二(er)甲基氯硅烷
TFA Trifluoroacetic acid 三(san)氟乙酸(suan)
TMCS Trimethylchlorosilane 三甲(jia)基氯硅烷(wan)
TMSDEA Trimethylsilyldiethylamine 三甲基(ji)硅烷基(ji)二乙胺(an)
TMSI Trimethylsilylimidazole 三甲(jia)基(ji)硅烷咪唑(zuo)
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