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名称:矽烷處理加工

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时间:2016-12-10 00:00:00


矽烷處理加工
矽烷化處理是以有機矽烷水溶液爲主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。
矽烷化處理
矽烷化處理与传统磷化相比具有以下多个优点:无有害重金属离子,不含磷,无需加温。矽烷處理過程不産生沈渣,處理時間短,控制簡便。處理步驟少,可省去表調工序,槽液可重複使用。有用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講,不是十分成熟,有待提高!尤其是矽烷和助劑的選型上,得很下功夫!
1、金属表面矽烷化處理的机理:
矽烷是一類含矽基的有機/無機雜化物,其基本分子式爲:R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團,R'是有機官能團。
矽烷在水溶液中通常以水解的情勢存在:
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
矽烷水解後通過其SiOH基團與金屬表面的MeOH基團(Me表示金屬)的縮水反應而快速吸附于金屬表面。
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
一方面矽烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵。一般來講,共價鍵間的作用力可達700kJ/tool,矽烷與金屬之間的結合是非常牢固的;另一方面,剩余的矽烷分子通過SiOH基團之間的縮聚反應在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網狀結構的矽烷膜[2]。
該矽烷膜在烘幹過程中和後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。如許,基材、矽烷和油漆之間可以通過化學鍵形成穩固的膜層結構。
二、金屬表面矽烷處理的特點
(1)矽烷處理中不含鋅、鎳等有害重金屬及別的有害成分。鎳已經被證實對人體風險較大,天下衛生構造(WHO)規定,2016年後鎳需達到零排放,要求磷化廢水、磷化蒸氣、磷化打磨粉塵中不得含鎳。
(2)矽烷處理是無渣的。渣處理成本爲零,減少設備保護成本。
磷化渣是傳統磷化反應的必然伴生物。比如一條使用冷軋板的汽車生産線,每處理1輛車(以100m2計),就會産生約600g含水率爲50%的磷化渣,一條10萬輛車的生産線每年産生的磷化渣就有60t。
(3)不需要亞硝酸鹽促進劑,從而避免了亞硝酸鹽及其分解産物對人體的風險。
(4)産品消耗量低,僅是磷化的5%~10%。
(5)矽烷處理沒有表調、鈍化等工藝過程,較少的生産步驟和較短的處理時間有助于提高工廠的産能,可收縮新建生産線,節約設備投資和占地面積。
(6)常溫可行,節約能源。矽烷槽液不需要加溫,傳統磷化一般需要35~55℃。
(7)與現有設備工藝不沖突,無需設備改造而可直接替換磷化;與原有塗裝處理工藝相容,能與目前使用的各類油漆和粉末塗裝相匹配。
3、工藝流程
根据硅烷化的用途及处理板材不同,分为不同的工藝流程。它的处理工艺,比從前的磷化,要求很严格。
(1)鐵件、鍍鋅件
預脫脂——脫脂——水洗濯——水洗濯——矽烷化——烘幹或晾幹——後處理
(2) 铝件
預脫脂——脫脂——水洗——水洗——出光——水洗——矽烷化——烘幹或晾幹——後處理
4、常用的矽烷試劑
BSA N,O-Bis(trimethylsiyl)acetamide N,O-双(三甲基硅烷基)乙酰胺
BSTFA Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide 双(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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