硅烷處理加工
硅烷化處理是以有機(jī)硅烷水溶液為主要成分對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行表面處理的過程。
硅烷化處理
硅烷化處理與傳統(tǒng)磷化相比具有以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣，處理時(shí)間短，控制簡(jiǎn)便。處理步驟少，可省去表調(diào)工序，槽液可重復(fù)使用。有效提高油漆對(duì)基材的附著力。可共線處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。但就目前的國(guó)內(nèi)技術(shù)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、金屬表面硅烷化處理的機(jī)理：
硅烷是一類含硅基的有機(jī)/無機(jī)雜化物，其基本分子式為：R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團(tuán)，R'是有機(jī)官能團(tuán)。
硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在：
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
硅烷水解后通過其SiOH基團(tuán)與金屬表面的MeOH基團(tuán)(Me表示金屬)的縮水反應(yīng)而快速吸附于金屬表面。
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
一方面硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價(jià)鍵。一般來說，共價(jià)鍵間的作用力可達(dá)700kJ/tool，硅烷與金屬之間的結(jié)合是非常牢固的；另一方面，剩余的硅烷分子通過SiOH基團(tuán)之間的縮聚反應(yīng)在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅烷膜[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(lián)反應(yīng)結(jié)合在一起，形成牢固的化學(xué)鍵。這樣，基材、硅烷和油漆之間可以通過化學(xué)鍵形成穩(wěn)固的膜層結(jié)構(gòu)。
二、金屬表面硅烷處理的特點(diǎn)
(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(jīng)被證實(shí)對(duì)人體危害較大，世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定，2016年后鎳需達(dá)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)硅烷處理是無渣的。渣處理成本為零，減少設(shè)備維護(hù)成本。
磷化渣是傳統(tǒng)磷化反應(yīng)的必然伴生物。比如一條使用冷軋板的汽車生產(chǎn)線，每處理1輛車(以100m2計(jì))，就會(huì)產(chǎn)生約600g含水率為50%的磷化渣，一條10萬輛車的生產(chǎn)線每年產(chǎn)生的磷化渣就有60t。
(3)不需要亞硝酸鹽促進(jìn)劑，從而避免了亞硝酸鹽及其分解產(chǎn)物對(duì)人體的危害。
(4)產(chǎn)品消耗量低，僅是磷化的5%～10%。
(5)硅烷處理沒有表調(diào)、鈍化等工藝過程，較少的生產(chǎn)步驟和較短的處理時(shí)間有助于提高工廠的產(chǎn)能，可縮短新建生產(chǎn)線，節(jié)約設(shè)備投資和占地面積。
(6)常溫可行，節(jié)約能源。硅烷槽液不需要加溫，傳統(tǒng)磷化一般需要35～55℃。
(7)與現(xiàn)有設(shè)備工藝不沖突，無需設(shè)備改造而可直接替換磷化；與原有涂裝處理工藝相容，能與目前使用的各類油漆和粉末涂裝相匹配。
三、工藝流程
根據(jù)硅烷化的用途及處理板材不同，分為不同的工藝流程。它的處理工藝，比以前的磷化，要求很嚴(yán)格。
(1)鐵件、鍍鋅件
預(yù)脫脂——脫脂——水清洗——水清洗——硅烷化——烘干或晾干——后處理
(2) 鋁件
預(yù)脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——硅烷化——烘干或晾干——后處理
四、常用的硅烷試劑
BSA N,O-Bis(trimethylsiyl)acetamide N,O-雙(三甲基硅烷基)乙酰胺
BSTFA Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide 雙(三甲基硅烷基)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-(特丁基二甲基硅烷基)-N-甲基三氟乙酰胺
TBDMCS t-Butyldimethyl chlorosilane 特丁基二甲基氯硅烷
TFA Trifluoroacetic acid 三氟乙酸
TMCS Trimethylchlorosilane 三甲基氯硅烷
TMSDEA Trimethylsilyldiethylamine 三甲基硅烷基二乙胺
TMSI Trimethylsilylimidazole 三甲基硅烷咪唑
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