金属表面硅烷试剂防腐涂层性能测试
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28@和 28A"BC%;乙 醇 "工 业 级 .DE%;醋 酸 "BC%’1)E使 用 液 ;其 它 试 剂 均 为 BC 级 ; 防 锈 水 @ "亚 硝 酸 盐 型 %和 防 锈 水 A "过 氧 化 氢 型 %按 工 业 常 用 标 准 配 制 +FF2/--8 型 电 导 率 仪 ;G8HI8/JC DD$型 红 外 光 谱 仪 ;综 合 电 化 学 测 试 仪 ;KL56MN射 线 荧 光 能 谱 仪 等 等 +
28 水 解 过 程 中 电 导 率 会 随 电 导 率 较 高 的 硅 醇 的 产 生 而 逐 渐 增 大 &溶 剂 因 反 应 前 后 量 不 变 而 对 体 系 电 导 率 变 化 无 贡 献 &达 到 平 衡 时 水 解 达 最 大 程 度 &相 应 电 导 率 值 也 稳 定 于 某 最 大 值 +图 -所 示 为 甲 氧 基 型 28@ "乙 烯 基 三 乙 氧 基 硅 烷 %和 乙 氧 基 型 28A "甲 基 三 甲 氧 基 硅 烷 %&分 别 采 用 .DE乙 醇 及 乙 醇 和 水 的 混 合 溶 剂 进 行 水 解 过 程 电 导 率 随 时 间 的 变 化 趋 势 的 对
ຫໍສະໝຸດ Baidu
或 乙 醇 洗 提 数 次 D间 接 证 实 9: 膜 与 铁 基 间 为
化 学 键 合 而 非 简 单 物 理 吸 附 $
膜 厚 与 浸 渍 时 间 关 联 不 大 D主 要 取 决 于 9: 浓 度 S%TD本 文 采 用 控 制 9:= 浓 度 的 浸 渍 方 式 涂 膜 D9:= 浓 度 为 MOD由 椭 圆 光 谱 反 射 法 测 得 的 9:= 膜 厚 B次 平 均 值 为 R%1.$此 膜
MNBBOH涂 膜 9: = 后 IJ!(KF PPNPMOD
IJ9"KF Q%NRBOD则 9: 分 子 中 9"的 原 子 浓 度
和 基 体 中 !(的 原 子 浓 度 之 比 D9: 试 剂 包 覆 度
为 MLNQOH涂 膜 后 的 基 材 在 老 化 完 成 后 用 丙 酮
以 涂 膜 点 蚀 试 验 为 判 断 指 标 %工 艺 和 配 比 的 单 因 素 和 多 因 素 正 交 实 验 发 现 &’2 对 铁 基 防 腐 处 理 效 果 优 于 &’) %故 以 下 测 试 均 针 对 优 化 工 艺 条 件 下 制 得 的 铁 基 &’2 膜 层 进 行 !
第 Q期
徐 溢 等 ?金 属 表 面 硅 烷 试 剂 防 腐 涂 层 性 能 测 试
QQQ
增 加 D说 明 9:= 包 覆 于 铁 基 表 面 D使 基 体 中 发
出 的 光 电 子 数 目 相 对 减 少 H定 量 分 析 元 素 的 摩
尔 分 数 为 ?基 材 中 IJ!(KF LMNLLODIJ9"KF
采 用 ,#\镜 反 射 红 外 光 谱 得 到 铁 基 和 涂 覆 &’2 后 两 者 的 红 外 反 射 波 谱 图 %发 现 涂 覆 &’2 后 表 面 所 显万 示方 的数 红据 外 反 射 图 谱 为 &’2 膜 的 结 构 特 征 图 谱 %表 明 铁 基 材 已 被 包 覆 !
对 比 铁 基 涂 膜 前 后 的 ]^&分 析 结 果 可 知 %&’2 覆 膜 后 %FO峰 信 号 减 弱 %而 &D峰 信 号 明 显
对 于 表 面 不 具 有 羟 基 的 无 机 底 材 &很 难 实 现 硅 醇 在 其 表 面 的 缩 合 和 交 联 作 用 =#?&采 用 化 学 预 处 理 方 法 引 入 羟 基 "X(Q%&可 提 高 基 材 与 28 水 解 产 物 的 化 学 键 合 能 力 +因 此 对 铁 基 材 则 清 洗 抛 光 后 &立 即 用 防 锈 水 @ 和 防 锈 水 A 表 面 氧 化 处 理 &由 单 因 素 试 验 和 多 因 素 正 交 试 验 综 合 选 定 防 锈 水 A&其 用 量 DE&浸 泡 时 间 DY36&干 燥 温 度 D$>)$Z+
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3LINHBLQDQSLTAJONAEIOJ3AEHB
测 得 不 同 水 解 时 间 &’2 水 解 液 的 红 外 光 谱 图 !由 于 水 解 产 物 有 硅 醇 和 醇 %以 及 溶 剂 中 水 及 醇 的 羟 基 %会 对 测 定 产 生 干 扰 %采 用 涂 膜 烘 干 制 样 法 作 红 外 分 析 !此 制 样 方 法 可 能 引 起 硅 醇 的 交 联 副 作 用 %但 控 制 红 外 烘 干 条 件 一 致 %仍 可 比 较 出 不 同 水 解 时 间 体 系 的 水 解 程 度 !比 较 水 解 时 间 为 >4;-#4.>3的 红 外 图 谱 %水 解 ;-#3和 .>3后 分 子 间 缔 合 羟 基 <U+伸 缩 振 动 吸 收 峰 700>>VCW .8明 显 增 大 %说 明 有 大 量 硅 醇 和 简 单 醇 生 成 (水 解 ;-#3较 之 .>3的 <U +吸 收 峰 更 大 %同 时 .,.,-XVCW.波 数 处 叔 醇 :U<U+中 <U+的 面 内 变 形 振 动 吸 收 峰 几 乎 消 失 %说 明 水 解 时 间 过 长 硅 醇 逐 渐 形 成 二 聚 体 或 三 聚 体 及 更 大 的 交 联 体 (与 此 同 时 .>#>5 ..#>VCW.范 围 内 :U<伸 缩 振 动 吸 收 峰 明 显 增 大 表 明 有 大 量 仲 醇 形 式 <U+和 伯 醇 形 式 <U+的 存 在 %结 合 其 交 联 反 应 物 的 结 构 %可 进 一 步 证 明 上 述 观 点 !可 见 &’2 在 选 定 混 合 溶 剂 中 不 仅 是 一 个 溶 解 过 程 %其 水 解 反 应 产 生 大 量 硅 醇 %这 与 电 导 率 测 试 对 &’2 水 解 过 程 判 断 结 果 相 符 !
万方数据
-.../-$/$0收 稿 &,$$$/$1/-1修 回
00;
应 用 化 学
第 ._卷
比 !在 "#$的 乙 醇 中 %&’ 快 速 形 成 均 匀 溶 液 %但 醇 的 存 在 不 利 于 水 解 平 衡 右 移 %整 个 过 程 电 导 率 变 化 很 小 %涂 覆 于 基 材 表 面 只 是 &’ 与 基 材 物 理 吸 附 %防 腐 性 能 很 差 !混 合 溶 剂 水 解 时 % 醇 的 存 在 可 调 节 水 解 平 衡 速 度 并 阻 止 硅 醇 交 联 (对 中 性 难 溶 的 &’)%用 冰 醋 酸 调 节 *+ 为 ,-. 左 右 以 促 进 其 水 解 /01(&’2 在 混 合 溶 剂 中 随 时 间 增 长 电 导 率 值 增 大 明 显 %#3后 电 导 率 几 乎 不 发 生 变 化 %若 继 续 水 解 %硅 醇 间 可 能 相 互 交 联 而 导 致 硅 醇 有 效 成 分 下 降 %故 &’) 水 解 034&’ 2水 解 ,5#3为 宜 !实 验 发 现 将 67&’)或 &’28967:+0:+;<+8967+;<8=.97>-.5 #89 .的 水 解 液 %稀 释 成 质 量 分 数 为 0$5 #$的 使 用 液 涂 覆 在 基 材 上 %老 化 后 耐 ,$:?&<,4 0$ @A:B点 蚀 时 间 分 别 为 0CDE以 上 和 03以 上 %效 果 均 好 于 相 应 磷 化 处 理 的 指 标 !
电 化 学 腐 蚀 速 度 试 验 结 果 见 图 ;%电 位 范 围 >5 ;-#Y%匀 速 极 化 电 位 Z= .>CY[Q%甘 汞 参 比 电 极 %铂 辅 助 电 极 %#$:?&<, 电 解 液 !没 有 涂 膜 的 铁 基 材 腐 蚀 速 率 明 显 大 于 涂 膜 的 铁 基 材 %图 中 涂 膜 基 材 的 腐 蚀 速 率 曲 线 斜 率 近 似 为 零 部 分 表 示 腐 蚀 没 有 发 生 %拐 点 表 示 腐 蚀 开 始 出 现 !涂 膜 后 基 材 腐 蚀 明 显 减 弱 %说 明 &’ 膜 与 铁 基 间 为 化 学 键 合 而 非 物 理 吸 附 %也 说 明 不 同 的 &’ 对 基 材 的 防 腐 保 护 效 果 有 选 择 性 !
第 -*卷 第 1期 ,$$$年 )月
应 用 化 学 BQJI\2\](^CI8_(‘8aa_J\F BQ\GJ2bCc
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金 属 表 面 硅 烷 试 剂 防 腐 涂 层 性 能 测 试
徐 溢 ! 徐 铭 熙 王 楠
"重 庆 大 学 环 境 与 化 学 化 工 学 院 重 庆 #$$$##%
按 HR)0$/0)用 质 量 分 数 #EBL2(#S DQ,( 和 1EI5B4溶 液 室 温 下 对 2B8 膜 的 耐 蚀 性 进 行 点 蚀 实 验 ;电 导 仪 测 定 水 解 溶 液 电 导 率 值 判 断 28 水 解 程 度 ;对 28 水 解 液 作 红 外 液 膜 法 透 射 光 谱 分 析 ;高 真 空 条 件 下 对 28 涂 膜 铁 基 材 进 行 N 射 线 荧 光 能 谱 分 析 &N 射 线 源 为 G9 靶 &G9的 TU线 具 有 -,D1V)7W 的 能 量 &采 用 仪 器 自 动 参 数 识 别 程 序 进 行 分 析 ;利 用 综 合 电 化 学 测 试 仪 &在 DEBL2(#中 以 匀 速 极 化 电 位 控 制 方 式 进 行 28 膜 的 电 化 学 腐 蚀 速 度 测 试 + 结 果 与 讨 论
28 水 解 程 度 直 接 影 响 其 与 金 属 基 材 的 作 用 效 果 &因 为 只 有 硅 醇 单 体 才 可 形 成 稳 定 的 膜 结 构 &为 获 得 最 高 28 水 解 速 率 和 最 低 缩 合 速 率 +28 水 解 反 应 为 逐 级 平 衡 体 系 =,&1?&红 外 光 谱 测 定 方 法 和 电 导 率 测 定 方 法 均 具 有 不 干 扰 和 不 破 坏 原 有 体 系 平 衡 状 态 的 优 越 性 &适 于 28 水 解 程 度 检 测 +电 导 率 测 定 方 法 对 在 线 监 测 具 有 设 备 简 单 和 操 作 方 便 的 特 点 &更 具 实 用 价 值 +
李 德 祥
"重 庆 曙 光 涂 装 工 业 有 限 公 司 重 庆 %
关 键 词 硅 烷 剂 &铁 基 材 料 &金 属 防 腐 中 图 分 类 号 ’()#*+,
硅 烷 试 剂 "2345678976:&28%直 接 用 作 金 属 表 面 预 处 理 时 &可 与 金 属 表 面 的 氧 化 层 形 成 化 学 键 合 而 改 变 金 属 表 面 的 性 质 &特 别 对 提 高 难 上 漆 的 金 属 表 面 的 附 着 力 具 有 令 人 瞩 目 的 效 果 ; 因 其 具 有 无 污 染 <处 理 件 耐 蚀 性 好 <与 涂 层 结 合 牢 固 等 特 点 &目 前 正 成 为 硅 烷 试 剂 应 用 的 新 兴 领 域 =-> 1?+通 过 有 效 的 测 试 手 段 对 体 系 进 行 监 测 和 判 断 是 开 发 利 用 该 技 术 的 前 提 &有 关 这 方 面 报 道 极 少 &本 文 在 工 艺 技 术 研 究 的 基 础 上 提 出 和 建 立 了 相 应 的 分 析 测 试 方 法 +
铁 基 材 料 表 面 处 理 过 程 如 下 ’除 油 除 锈 O清 洗 O表 面 氧 化 O水 解 28 涂 覆 O老 化 O涂 漆 +水 解 过 程 是 将 乙 醇 <水 <28 按 一 定 比 例 混 溶 作 为 水 解 溶 剂 &在 适 宜 PQ 值 下 使 水 解 达 到 最 佳 效 果 &以 浸 渍 方 式 涂 覆 于 预 处 理 过 的 基 材 上 &经 老 化 形 成 2B8 膜 +
28 水 解 过 程 中 电 导 率 会 随 电 导 率 较 高 的 硅 醇 的 产 生 而 逐 渐 增 大 &溶 剂 因 反 应 前 后 量 不 变 而 对 体 系 电 导 率 变 化 无 贡 献 &达 到 平 衡 时 水 解 达 最 大 程 度 &相 应 电 导 率 值 也 稳 定 于 某 最 大 值 +图 -所 示 为 甲 氧 基 型 28@ "乙 烯 基 三 乙 氧 基 硅 烷 %和 乙 氧 基 型 28A "甲 基 三 甲 氧 基 硅 烷 %&分 别 采 用 .DE乙 醇 及 乙 醇 和 水 的 混 合 溶 剂 进 行 水 解 过 程 电 导 率 随 时 间 的 变 化 趋 势 的 对
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或 乙 醇 洗 提 数 次 D间 接 证 实 9: 膜 与 铁 基 间 为
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膜 厚 与 浸 渍 时 间 关 联 不 大 D主 要 取 决 于 9: 浓 度 S%TD本 文 采 用 控 制 9:= 浓 度 的 浸 渍 方 式 涂 膜 D9:= 浓 度 为 MOD由 椭 圆 光 谱 反 射 法 测 得 的 9:= 膜 厚 B次 平 均 值 为 R%1.$此 膜
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和 基 体 中 !(的 原 子 浓 度 之 比 D9: 试 剂 包 覆 度
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徐 溢 等 ?金 属 表 面 硅 烷 试 剂 防 腐 涂 层 性 能 测 试
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电 化 学 腐 蚀 速 度 试 验 结 果 见 图 ;%电 位 范 围 >5 ;-#Y%匀 速 极 化 电 位 Z= .>CY[Q%甘 汞 参 比 电 极 %铂 辅 助 电 极 %#$:?&<, 电 解 液 !没 有 涂 膜 的 铁 基 材 腐 蚀 速 率 明 显 大 于 涂 膜 的 铁 基 材 %图 中 涂 膜 基 材 的 腐 蚀 速 率 曲 线 斜 率 近 似 为 零 部 分 表 示 腐 蚀 没 有 发 生 %拐 点 表 示 腐 蚀 开 始 出 现 !涂 膜 后 基 材 腐 蚀 明 显 减 弱 %说 明 &’ 膜 与 铁 基 间 为 化 学 键 合 而 非 物 理 吸 附 %也 说 明 不 同 的 &’ 对 基 材 的 防 腐 保 护 效 果 有 选 择 性 !
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28 水 解 程 度 直 接 影 响 其 与 金 属 基 材 的 作 用 效 果 &因 为 只 有 硅 醇 单 体 才 可 形 成 稳 定 的 膜 结 构 &为 获 得 最 高 28 水 解 速 率 和 最 低 缩 合 速 率 +28 水 解 反 应 为 逐 级 平 衡 体 系 =,&1?&红 外 光 谱 测 定 方 法 和 电 导 率 测 定 方 法 均 具 有 不 干 扰 和 不 破 坏 原 有 体 系 平 衡 状 态 的 优 越 性 &适 于 28 水 解 程 度 检 测 +电 导 率 测 定 方 法 对 在 线 监 测 具 有 设 备 简 单 和 操 作 方 便 的 特 点 &更 具 实 用 价 值 +
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铁 基 材 料 表 面 处 理 过 程 如 下 ’除 油 除 锈 O清 洗 O表 面 氧 化 O水 解 28 涂 覆 O老 化 O涂 漆 +水 解 过 程 是 将 乙 醇 <水 <28 按 一 定 比 例 混 溶 作 为 水 解 溶 剂 &在 适 宜 PQ 值 下 使 水 解 达 到 最 佳 效 果 &以 浸 渍 方 式 涂 覆 于 预 处 理 过 的 基 材 上 &经 老 化 形 成 2B8 膜 +