1、硅烷偶聯(lián)劑作為連接兩種不同性質(zhì)材料的“分子橋”已經(jīng)在復合材料、涂料、膠粘劑等行業(yè)中得到了廣泛的應用。用硅烷偶聯(lián)劑進行金屬表面預處理具有無污染、適用面廣、成本低、對有機涂層粘接性能優(yōu)異的優(yōu)點，從而引起了國內(nèi)外專家學者的關注，成為目前表面處理工藝的研究熱點。由于硅烷偶聯(lián)劑對金屬基體和有機涂層的選擇性，硅烷的水解、金屬表面硅烷膜制備等工藝因其種類不同而有所不同，這都大大限制了它的工業(yè)化進程。鑒于此，本文優(yōu)化選擇了三種硅烷偶聯(lián)劑(KH-550、

2、KH-560、KBM-7103)，分別對其水解工藝、硅烷膜制備工藝、性能測試、結(jié)構(gòu)表征及硅烷偶聯(lián)劑在難粘涂層(聚乙烯涂層、氟樹脂涂層)中的應用做了試驗性研究，得出了有意義的結(jié)論。 本文在討論了硅烷偶聯(lián)劑水解與縮合機理的基礎上，研究了所選三種硅烷的水解工藝，確定了工藝參數(shù)。采用對水解體系無干擾和破壞作用的電導率測定法檢測硅烷的水解程度，對水解溶劑、水解時間、溶液濃度、pH值、溫度、添加劑等因素對水解體系穩(wěn)定性的影響進行了研究。結(jié)果

3、表明：采用混合溶劑(水+醇)作為硅烷的水解溶劑較單一的醇解和去離子水水解要好，這樣可以保證足夠的硅羥基(Si-OH)含量；隨著水解液中硅烷濃度的增大、水解時間的延長，硅烷溶液的穩(wěn)定性降低；pH值只是對水解速度有很大的影響，pH值高助水解，反之則助縮合；20～40℃為最佳水解溫度；多元醇的加入可以降低硅羥基縮合的幾率。 本文采用鋼基體在硅烷溶液中浸涂，進而經(jīng)固化處理的工藝制備硅烷薄膜。通過對硅烷膜粘接性能、耐蝕性能測試，驗證了硅烷

4、膜制備工藝對膜性能的影響。結(jié)果表明：硅烷膜與基體的粘接強度隨硅烷水解時間和固化時間的延長，固化溫度的升高，硅烷溶液濃度的增大，呈先升高后降低的規(guī)律變化；鋼基體經(jīng)硅烷化處理后的耐蝕性能明顯優(yōu)于磷化處理；不同的硅烷對基材的防腐保護效果有選擇性；硅烷膜耐酸性不好，但具優(yōu)異耐堿性。 本文采用紅外光譜、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電鏡(SEM)、差示掃描量熱法(DSC)等測試手段對硅烷膜的結(jié)構(gòu)和性能進行了表征和分析，并利用熱失重分析(

5、TG)技術測試了KH-560、KBM-7103硅烷膜的熱分解溫度，研究了KH-560硅烷膜的熱分解動力學。結(jié)果表明：硅烷在選用的水解溶劑中不僅僅是一個溶解過程，其水解反應效果明顯并有大量硅醇生成；隨著水解時間的延長，溶液中的硅羥基會逐漸形成二聚體或三聚體或更大的交聯(lián)體；隨著溶液濃度的增大、固化溫度的升高，膜中硅羥基含量逐漸降低，而由硅羥基縮合而成的Si-O-Si聚硅氧烷含量逐漸升高；隨著固化溫度的升高，膜中硅原子含量先升高后降低，鐵原子

6、含量先降低后升高，包覆度呈先升高后降低的趨勢；隨著硅烷溶液濃度的升高，膜中鐵原子含量逐漸降低，而硅原子含量逐漸升高，這間接證明了硅烷膜厚度與溶液濃度有關；硅烷膜中氧元素結(jié)合能升高、O1s、Si2p擬合譜圖中新峰的出現(xiàn)證明了硅烷偶聯(lián)劑和鋼表面的Fe-OH發(fā)生了作用，硅烷偶聯(lián)劑與鋼基體之間是以一種化學鍵的方式結(jié)合而非簡單的物理吸附；KH-560硅烷膜的耐熱性不好，熱分解溫度比KBM-7103硅烷膜低50℃。 本文研究了不同的基體表面

7、處理方法對聚乙烯涂層、氟樹脂涂層與鋼基體結(jié)合強度的影響，驗證了硅烷偶聯(lián)劑在金屬表面預處理中的優(yōu)異之處。結(jié)果表明：在聚乙烯涂層中，KH-560可以顯著提高其結(jié)合強度，采用噴砂+KH-560混合處理工藝效果更佳，比磷化處理和噴砂處理分別提高了25.5％、21％，即使經(jīng)20次熱震沖擊后，結(jié)合強度僅僅降低了10.9％，大大低于其他處理方法熱震后的下降幅度；在氟樹脂涂層中，KBM-7103硅烷沒有顯出優(yōu)異性能，原因在于所選的氟樹脂F(xiàn)EP的熔融溫度