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。
硅烷化處理
硅烷化處理與傳統(tǒng)磷化相比具有以下多個優(yōu)點：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，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調(diào)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(nèi)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、金屬表面硅烷化處理的機理：
硅烷是一類含硅基的有機/無機雜化物，其基本分子式為：R'(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團，R'是有機官能團。
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
一方面硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵。一般來說，共價鍵間的作用力可達700kJ/tool，硅烷與金屬之間的結合是非常牢固的；另一方面，剩余的硅烷分子通過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(wǎng)狀結構的硅烷膜[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(wěn)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(jīng)被證實對人體危害較大，世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)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)硅烷處理是無渣的。渣處理成本為零，減少設備維護成本。
磷化渣是傳統(tǒng)磷化反應的必然伴生物。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)，就會產(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劑，從而避免了亞硝酸鹽及其分解產(chǎn)物對人體的危害。
(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)有設備工藝不沖突，無需設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，要求很嚴格。
(1)鐵件、鍍鋅件
預脫脂——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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