金属离子对硅烷偶联剂成膜性能影响的研究

摘要

金属表面的硅烷化处理是一种新兴的环保型处理工艺，对金属表面防腐蚀性能有着独特的优越性。钢铁表面前处理现在通用的方法是磷化工艺，由于磷化工艺所产生的污水严重污染环境，用硅烷工艺代替磷化工艺是目前研究热点之一。
　　本文选择的硅烷偶联剂是KH-560，它具有优良的耐腐蚀性能、高模量、极好的化学稳定性等优点。选取四种不同价态金属离子（Na+、Mg2+、Al3+和Zn2+）添加到KH-560的水解液中，利用FTIR、徕卡数字显微镜、电子探针、盐雾腐蚀试验箱和电化学工作站测试仪器探究它们对在冷轧铁板表面形成的硅烷膜的结构及耐腐蚀性能的影响。并利用盐雾腐蚀试验箱、附着力测试仪、漆膜冲击器和弯折机测试仪器分别测试它们对在冷轧铁板表面形成的硅烷/塑粉复合膜的耐腐蚀性能、附着力等级、抗冲击强度和折弯等级的影响。其研究结果如下:
　　(1)由FTIR测试结果表明，与未加入金属离子的硅烷膜相比，在硅烷溶液中，Zn2+和Mg2+的加入有利于硅烷膜中Si-O-Si和Si-O-Fe的形成，Na+的加入对成键无明显影响，而Al3+的加入不利于硅烷膜中Si-O-Si和Si-O-Fe的形成;由徕卡数字显微镜测试结果可知，随着硅烷溶液中硅烷浓度的不断增加，硅烷膜的厚度呈现先增加后稳定的趋势，而在硅烷溶液中金属离子的加入对硅烷膜的厚度无明显影响;由电子探针测试结果可知，金属离子进入了形成的硅烷膜中，并且Zn2+、Mg2+和Al3+的加入促进了硅烷膜中Si-O的形成。
　　(2)由中性盐雾试验、极化曲线和电化学阻抗测试结果可知，与未加入金属离子的硅烷膜相比，在硅烷溶液中，Zn2+和Mg2+的加入能使形成的硅烷膜的耐腐蚀性能得到明显的提高，而Al3+的加入却使硅烷膜的耐腐蚀性能减弱，Na+的加入对硅烷膜的耐腐蚀性能无明显影响。同样，由中性盐雾试验测试结果可知，与未加入金属离子的硅烷/塑粉复合膜相比，在硅烷溶液中，Zn2+和Mg2+的加入能使形成的硅烷/塑粉复合膜的耐腐蚀性能得到明显的提高，而Al3+的加入却使形成的硅烷/塑粉复合膜的耐腐蚀性能减弱，Na+的加入对形成的硅烷/塑粉复合膜的耐腐蚀性能无明显影响。
　　(3)由附着力等级、抗冲击强度和折弯等级测试结果可知，在硅烷溶液中，金属离子的加入对形成的硅烷/塑粉复合膜的附着力等级、抗冲击强度和折弯等级无明显影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 金属的腐蚀与防护概述

1．2 硅烷偶联剂简介

1．3 影响硅烷膜成膜的因素

1．4 硅烷偶联剂的改性

1．5 本课题研究意义及内容

2 实验方法

2．1 实验材料及仪器

2．2 实验流程

2．3 硅烷处理液的制备

2．4 涂膜的制备

2．5 测试及表征方法

3 金属离子对硅烷偶联剂水解成膜的影响

3．1 引言

3．2 硅烷偶联剂的水解成膜条件

3．3 金属离子对硅烷膜成键结构的影响

3．4 金属离子对硅烷膜显微结构的影响

3．5 本章小结

4 金属离子对硅烷膜耐腐蚀性能的影响

4．1 引言

4．2 硅烷膜的盐雾测试及分析

4．3 硅烷膜的极化曲线测试及分析

4．4 硅烷膜的电化学阻抗测试及分析

4．5 本章小结

5 金属离子对硅烷／塑粉复合膜性能的影响

5．1 引言

5．2 硅烷／塑粉复合膜的盐雾测试

5．3 硅烷／塑粉复合膜的附着力测试

5．4 硅烷／塑粉复合膜的柔韧性测试

5．5 本章小结

6 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

本论文创新点

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢