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第4l卷第4期 材料保护 Vol-4lNo．4 2008年4月 MaterialsProtection Apr．2008 用于金属表面预处理的自组装成膜技术研究 李志林’，张巧云1，陈泽民2，张卫芳2 (1．河北大学化学与环境科学学院，河北保定071002； 2．廊坊师范学院化学与材料科学学院，河北廊坊065000) [摘要]选用有机硅烷偶联剂、除油剂和聚环氧琥珀酸对金属表面进行预处理，在金属表面形成了自 组装分子膜，以替代传统的磷化和铬酸钝化工艺用于金属表面预处理。通过正交试验优化出最佳工艺条件 为：温度20℃、时间20min、pH值9、10s／L除油剂、20mL／L有机硅烷偶联剂、20mL／L聚环氧琥珀酸。试验 表明，经处理后涂层的附着力和耐蚀性显著提高，加入功能高分子材料可用于钢铁的中远期封存防锈。 [关键词]有机硅烷偶联剂；自组装单分子膜；金属表面预处理 [中图分类号]TQ639．1[文献标识码]A O前言 陷，容易形成一些较快的反应中心，降低膜的防腐蚀能 力㈤引。利用分子问的作用力，在自组装膜表面二次吸 目前，钢铁表面预处理采用的磷化工艺H．21产生沉 附一些表面活性分子，对膜的缺陷进行“填补”可以提 渣、工件易挂灰、膜层附着力和耐蚀性差，且其废物排 高膜的耐蚀性…。本工作将有机硅烷偶联剂、除油剂 放和处理耗费大，不可避免地对环境造成污染。自组 和聚环氧琥珀酸同时用于自组装成膜技术中，研制出 装单分子膜(Self—Assembled Monolayers，SAMs)技术是 一种除油、防锈二合一的自组装成膜工艺。 近20年来发展的一种新型有机超薄膜技术∞】，也是金 属表面预处理的工业应用方向之一。自组装单分子膜 1 试验 的生成是一个自发的过程，是将金属浸入含活性分子 1．1材料 的稀溶液中，通过化学键自发吸附在基片上形成的取 20mm×10mm×1 mm的10号带油钢片、有机硅 向规整、排列紧密的有序单分子膜。采用有机硅烷偶 烷偶联剂、聚环氧琥珀酸、除油剂。 联剂在金属表面形成自组装单分子膜是一个取代传统 金属表面处理方法的有效途径，也是一种最有潜力替 1．2方法 代磷化及铬酸钝化的金属表面预处理方法[4]。有机硅 带油10号钢板_自组装成膜剂(室温处理5 烷偶联剂的通式为YRSiX。，其中Y为有机官能团，与 rain)_晾干。 涂料中有机物质反应而结合；X为烷氧基，水解后生成 2结果与分析 硅醇Si(OH)，，与金属表面吸附的羟基结合生成SiO— M键；有机硅烷偶联剂各分子之间的硅醇基相互缩合， 2．1正交方案的确定 齐聚形成网状结构的膜覆盖于金属表面，这种具有疏 根据初步试验出的原料种类、用量、时间、温度及 水性的紧密结构可提高工件的耐蚀性。使用有机硅烷 pH值的范围设计