摘　要：利用硅烷偶聯(lián)劑KH-550對(duì)低碳鋼表面進(jìn)行預(yù)處理，制備了環(huán)氧涂層，通過(guò)對(duì)涂層粘接性能的試驗(yàn)，研究了硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理工藝對(duì)低碳鋼預(yù)表面環(huán)氧涂層粘結(jié)性能的影響。采用掃描電子顯微鏡（SEM）分析硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理后低碳鋼表面形貌。結(jié)果表明：采用混合溶劑水解12 h ，硅烷溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %，固化溫度150～200 ℃，硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理可以顯著提高低碳鋼表面環(huán)氧涂層的粘接性能。
關(guān)鍵詞: 硅烷偶聯(lián)劑；預(yù)處理；低碳鋼；環(huán)氧涂層；粘結(jié)性能
0前言
金屬表面處理對(duì)涂層粘接性能起著非常重要的作用，傳統(tǒng)的表面處理可以分為機(jī)械處理和化學(xué)處理，只能改善和提高涂層與金屬基體的物理結(jié)合力，而無(wú)法從根本上解決涂料與金屬基體結(jié)合強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。另外化學(xué)處理中的磷化、鈍化等方法廢物排放和處理耗費(fèi)大，不可避免地對(duì)環(huán)境造成污染。所以研究開(kāi)發(fā)既能有效提高涂層與金屬基體的化學(xué)結(jié)合力,又能環(huán)保的表面處理方法已成為目前表面處理中的新興課題。硅烷偶聯(lián)劑(Silane coupling agents ,簡(jiǎn)稱SCA) ，是指分子結(jié)構(gòu)為RSiO3/ 2 (分子中O∶Si = 3∶2) 的有機(jī)硅化合物，是應(yīng)用最早、最廣泛的偶聯(lián)劑,它架起了無(wú)機(jī)物與有機(jī)物之間的橋梁[1 ]，改進(jìn)了許多材料的性能。
近年來(lái), 硅烷偶聯(lián)劑在防腐涂層金屬預(yù)處理中的作用逐漸被人們所認(rèn)識(shí),國(guó)外學(xué)者自上世紀(jì)90年代在這方面已做了大量研究工作[2-3 ] 。硅烷偶聯(lián)劑直接用作金屬表面預(yù)處理時(shí), 可與金屬表面的氧化層形成化學(xué)鍵合而改變金屬表面的性質(zhì), 特別對(duì)提高難上漆的金屬表面的附著力具有令人矚目的效果;因其具有無(wú)污染、處理件耐蝕性好、經(jīng)硅烷處理過(guò)的金屬表面對(duì)有機(jī)涂層的膠粘性能優(yōu)異等特點(diǎn), 目前正成為硅烷試劑應(yīng)用的新興領(lǐng)域[ 4-6 ]。如能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn), 將有望取代金屬表面的磷化鈍化處理[ 7-8 ]，必將對(duì)金屬材料表面處理行業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。

1試驗(yàn)
硅烷偶聯(lián)劑對(duì)低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能的影響
1.1試驗(yàn)材料
KH-550,南京辰工有機(jī)硅材料有限公司；乙醇(化學(xué)鈍) ；去離子水自制。
普通低碳鋼(Q235-A ,試樣尺寸為20 mm ×30 mm )；酸洗液自制；堿洗液自制；環(huán)氧涂料自制。

1.2試驗(yàn)方法
（1）硅烷偶聯(lián)劑的水解：室溫條件下，量取一定量的水解用溶劑置于磁力攪拌器中攪拌均勻,緩慢按比例加入規(guī)定量SCA ,繼續(xù)攪拌均勻,利用DDS307 數(shù)顯式電導(dǎo)率儀在線監(jiān)測(cè)溶液電導(dǎo)率的變化。
（2）硅烷溶液預(yù)處理：首先對(duì)金屬試樣進(jìn)行化學(xué)法堿洗去脂和酸洗除銹,使用砂紙細(xì)化法對(duì)基體表面進(jìn)行打磨處理。然后把金屬試樣在硅烷溶液中浸涂后放在箱式電熱爐中加熱固化成膜,然后自然冷卻。在經(jīng)過(guò)處理的低碳鋼試樣表面涂刷環(huán)氧涂料。
（3）粘接強(qiáng)度測(cè)試：按照GB/T5210 – 1985《涂層附著力的測(cè)定法———拉開(kāi)法》測(cè)定硅烷預(yù)處理后環(huán)氧涂層的粘接強(qiáng)度。
2結(jié)果與討論
2.1硅烷偶聯(lián)劑的水解
SCA水解過(guò)程中電導(dǎo)率會(huì)隨的硅醇的產(chǎn)生而逐漸增大, 溶劑因反應(yīng)前后量不變而對(duì)體系電導(dǎo)率變化無(wú)貢獻(xiàn), 當(dāng)水解達(dá)最大程度趨于平衡時(shí), 相應(yīng)電導(dǎo)率值也穩(wěn)定于某最大值。 圖1 所示為分別采用95% 乙醇、去離子水、混合溶劑進(jìn)行水解過(guò)程電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)的對(duì)比.。

由圖可見(jiàn)，曲線a是SCA在95% 的乙醇中進(jìn)行水解, 由于醇的存在不利于水解平衡右移, 整個(gè)過(guò)程電導(dǎo)率變化很小, 說(shuō)明SCA水解程度低。
曲線b為SCA在去離子水中水解的電導(dǎo)率變化趨勢(shì)，可見(jiàn)SCA在去離子水中的水解速度很快，水解4～ 5 h電導(dǎo)率達(dá)到最大，水解趨于平衡。但是，隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)，其電導(dǎo)率呈快速下降趨勢(shì)，說(shuō)明SCA在去離子水中水解平衡后，繼而硅醇間可能相互交聯(lián)發(fā)生的縮合反應(yīng)，導(dǎo)致硅醇有效成分下降，造成SCA的水解溶液穩(wěn)定性差。
曲線c是SCA在SCA：C2H5OH:H2O=1: （0.1～0.5）:1的混合溶劑中的水解電導(dǎo)率曲線，可以看到在混合溶劑中隨時(shí)間增長(zhǎng)電導(dǎo)率值增大明顯, 12 h 后溶液電導(dǎo)率幾乎不發(fā)生變化；且由于溶液中含有少量的乙醇，在水解達(dá)到平衡后在一定程度上阻止了縮聚反應(yīng)的發(fā)生，保持了SCA水解穩(wěn)定性。
對(duì)比a、b、c可見(jiàn)，選擇SCA：C2H5OH:H2O=1:（0.1～0.5）:1的混合溶劑進(jìn)行水解，SCA水解完全且穩(wěn)定性好。