PDF《金属表面处理用混合硅烷体系中硅烷水解度的测定》

hydrolysisd e g r e e ;

s u r f a c e t r e a t m e n t ;

g a sc h r o m a t o g r a p h y ;

i n t e r n a l s t a n d a r dm e t h o d 金属表面硅烷处理技术具有处理工艺过程简单、 能耗低、 对环境无污染等优点, 可共线处理冷轧板、 镀锌 板、 铝等不同板材, 且所制备硅烷膜与金属基体结合力大, 防腐蚀性能与铬酸盐转化膜相当, 因此被认为有望 替代磷化和铬酸盐钝化技术用于金属表面处理[

1 2] .随着硅烷化处理技术在国内外涂装前处理领域的发展, 国内外学者在硅烷化表面处理方面已做了大量的研究, 主要包括: 不同体系硅烷膜的制备及性能研究[

3

5 ] ;

二 氧化钛溶胶[

6 ] 、 腐蚀抑制剂( 如铈[

7 8] ) 、 纳米颗粒( 如Y2O3 [

9 ] ) 以及环氧树脂[

1 0 ] 等添加剂对硅烷膜的改性研 究;

硅烷膜制备方法, 如电化学沉积法[

1 1

1 4 ] 和溶胶凝胶法[

1 5] 等, 对硅烷膜性能的影响研究;

以及硅烷溶液稳 定性机理的研究[

1 6

1 7 ] 等. 但是, 国内外对硅烷水解度的定量研究仍很少.目前采用 NMR [

1 8

2 0] 和红外光谱[

2 1

2 2] 等分析方法仅适合 对水解较慢的硅烷的水解过程进行离线的、 定性的研究, 而不能得到关于水解度的定量数据.然而, 硅烷水 解度的定量研究对其大规模工业化应用具有重要现实意义.一方面水解度数据不仅是表征工作液中硅烷有 效利用率的重要参数, 进而为是否需开发促进硅烷水解的方法以及新的硅烷体系提供依据;

另一方面, 根据 硅烷水解反应的化学平衡, 在建槽过程中, 对硅烷浓缩液的稀释会促进其进一步水解, 对其稀释前后水解度 的定量研究, 有助于经济、 合理地确定浓缩液的稀释倍数;

同时, 硅烷工作液循环利用过程中, 根据水解度数 据可确定换槽时间. 本课题组以双 (

3 三甲氧基硅基丙基) 胺( B A S ) 和乙烯基三乙酰氧基硅烷( VT A S) 的混合硅烷体系为研 究对象采用分光光度法, 通过测量水解过程中甲醇的含量确定混合体系中 B A S的水解度数据, 但是该方法 测量过程比较复杂, 且只能得到一种硅烷的水解度数据[

2 3 ] .笔者以3种BAS/VT A S混合硅烷体系为研究 对象, 采用气相色谱内标法测量体系中两种硅烷的水解度值, 可为其工业化应用提供理论依据, 该法还适用 于不同混合硅烷体系的水解度的测定, 其结果可作为硅烷水解液性能评判的依据, 实现对硅烷体系的快速筛 选.为了验证气相色谱内标法的有效性, 笔者进一步采用红外光谱法表征不同B A S / VT A S体系中的S i OH 含量, 并用极化曲线和 C u S O4点蚀法对不同体系所制备硅烷膜的耐腐蚀性能进行表征.

1 实验方法 1.

1 药品与仪器 B A S: 工业级( 纯度9 5%) , 南京能德化工有限公司;

M a y a VT A S: 纯度9 8%, 玛雅高纯度化学品;

M i c x y VT A S: 纯度9 5%, 麦卡希试剂, I n d u s t r y VT A S: 工业级, 山东省曲阜市万达化工有限公司.异丙醇( C 3H8 O) : 分析纯, 重庆川东化工有限公司;

醋酸( CH3C OOH) : 分析纯, 重庆川东化工有限公司;

甲醇( CH3OH) : 分析纯, 重庆川东化工有限公司;

C u S O 4: 分析纯, 重庆博艺化学试剂有限公司;

N a C l : 分析纯, 重庆川东化工 有限公司;

HC l : 分析纯, 重庆川东化工有限公司;

去离子水为实验室自制. 气相色谱仪: F U L I