| 【中文题名】 | 硅烷偶联剂在金属预处理及有机涂层中的应用研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 材料学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-10-17 |
| 【中关键词】 | 硅烷偶联剂,表面处理,磷化,有机涂层,聚乙烯,氟树脂 |
| 【英关键词】 | silane coupling agents,surface pretreatment,phosphating,organic coatings,polyethylene,fluororesin,adhesive strength, |
| 【分类导航】 | 工业技术>金属学与金属工艺>金属学与热处理>金属腐蚀与保护、金属表面处理>腐蚀的控制与防护>金属表面防护技术 |
| 【论文摘要】 | 硅烷偶联剂作为连接两种不同性质材料的“分子桥”已经在复合材料、涂料、胶粘剂等行业中得到了广泛的应用。用硅烷偶联剂进行金属表面预处理具有无污染、适用面广、成本低、对有机涂层粘接性能优异的优点,从而引起了国内外专家学者的关注,成为目前表面处理工艺的研究热点。由于硅烷偶联剂对金属基体和有机涂层的选择性,硅烷的水解、金属表面硅烷膜制备等工艺因其种类不同而有所不同,这都大大限制了它的工业化进程。鉴于此,本文优化选择了三种硅烷偶联剂(KH-550、KH-560、KBM-7103),分别对其水解工艺、硅烷膜制备工艺、性能测试、结构表征及硅烷偶联剂在难粘涂层(聚乙烯涂层、氟树脂涂层)中的应用做了试验性研究,得出了有意义的结论。
本文在讨论了硅烷偶联剂水解与缩合机理的基础上,研究了所选三种硅烷的水解工艺,确定了工艺参数。采用对水解体系无干扰和破坏作用的电导率测定法检测硅烷的水解程度,对水解溶剂、水解时间、溶液浓度、pH值、温度、添加剂等因素对水解体系稳定性的影响进行了研究。结果表明:采用混合溶剂(水+醇)作为硅烷的水解溶剂较单一的醇解和去离子水水解要好,这样可以保证足够的硅羟基(Si-OH)含量;随着水解液中硅烷浓... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
8-10 |
|
Abstract |
10-12 |
|
第一章 绪论 |
12-30 |
|
1．1 硅烷偶联剂的发展历史 |
12-13 |
|
1．2 硅烷偶联剂的结构及其作用机理 |
13-17 |
|
1．2．1 化学键合理论 |
13-15 |
|
1．2．2 物理作用理论 |
15-16 |
|
1．2．3 表面浸润理论 |
16 |
|
1．2．4 可逆平衡理论 |
16 |
|
1．2．5 酸碱相互作用理论 |
16-17 |
|
1．3 硅烷偶联剂的应用现状 |
17-19 |
|
1．3．1 在玻璃纤维增强复合材料及橡胶工业中的应用 |
17 |
|
1．3．2 在有机-无机纳米复合材料中的应用 |
17-18 |
|
1．3．3 在涂料中的应用 |
18 |
|
1．3．4 在有机胶粘剂中的应用 |
18-19 |
|
1．3．5 作为表面改性剂 |
19 |
|
1．4 硅烷偶联剂的使用方法 |
19-20 |
|
1．4．1 表面处理法 |
20 |
|
1．4．2 整体掺混法 |
20 |
|
1．5 硅烷偶联剂的种类 |
20-22 |
|
1．6 防腐涂层钢铁基体表面处理的研究进展 |
22-24 |
|
1．6．1 表面处理的目的及要求 |
22 |
|
1．6．2 传统表面处理工艺 |
22-23 |
|
1．6．3 金属表面硅烷偶联剂处理技术 |
23-24 |
|
1．7 问题的提出及意义 |
24-25 |
|
1．8 研究内容及拟解决关键问题 |
25-26 |
|
参考文献 |
26-30 |
|
第二章 实验内容与方法 |
30-35 |
|
2．1 实验材料及性状 |
30-31 |
|
2．1．1 实验材料 |
30 |
|
2．1．2 主要材料介绍 |
30-31 |
|
2．2 实验仪器及设备 |
31-32 |
|
2．3 实验方法 |
32 |
|
2．3．1 实验流程 |
32 |
|
2．3．2 硅烷膜制备 |
32 |
|
2．3．3 聚乙烯涂层与氟树脂涂层制备 |
32 |
|
2．4 性能测试 |
32-34 |
|
2．4．1 硅烷膜的粘接性能测试 |
33 |
|
2．4．2 硅烷膜的耐蚀性能测试 |
33-34 |
|
2．4．3 涂层结合强度测试 |
34 |
|
2．5 分析表征 |
34-35 |
|
2．5．1 红外光谱 |
34 |
|
2．5．2 X射线光电子能谱(XPS) |
34 |
|
2．5．3 扫描电镜(SEM) |
34 |
|
2．5．4 差示扫描量热法(DSC) |
34 |
|
2．5．5 热失重分析(TG) |
34-35 |
|
第三章 硅烷偶联剂的水解工艺研究 |
35-52 |
|
3．1 硅烷水解理论基础 |
35-37 |
|
3．1．1 水解机理 |
35-36 |
|
3．1．2 缩合机理 |
36-37 |
|
3．2 硅烷偶联剂的选择 |
37-39 |
|
3．2．1 硅烷偶联剂结构对硅烷选择的影响 |
38 |
|
3．2．2 金属基体对硅烷选择的影响 |
38-39 |
|
3．2．3 有机聚合物对硅烷选择的影响 |
39 |
|
3．3 水解工艺的确定 |
39-41 |
|
3．3．1 水解溶剂的选择 |
39-40 |
|
3．3．2 水解程度检测方法的确定 |
40 |
|
3．3．3 工艺参数的确定 |
40-41 |
|
3．3．4 实验过程 |
41 |
|
3．4 实验结果及分析 |
41-48 |
|
3．4．1 水解溶剂的影响 |
41-44 |
|
3．4．2 工艺参数的影响 |
44-48 |
|
3．5 硅烷水解体系红外分析 |
48-49 |
|
本章小结 |
49-50 |
|
参考文献 |
50-52 |
|
第四章 硅烷膜的制备工艺及结构表征 |
52-70 |
|
4．1 硅烷膜的制备工艺 |
52-56 |
|
4．1．1 金属预处理方法 |
52-53 |
|
4．1．2 浸渍方式及浸渍时间 |
53 |
|
4．1．3 固化工艺及其对膜制备的影响 |
53-56 |
|
4．2 硅烷膜的显微形貌 |
56-57 |
|
4．3 硅烷膜的结构表征 |
57-66 |
|
4．3．1 反射吸收红外光谱分析 |
57-62 |
|
4．3．2 XPS分析 |
62-66 |
|
4．4 硅烷膜与钢基体结合机理探究 |
66-68 |
|
本章小结 |
68 |
|
参考文献 |
68-70 |
|
第五章 硅烷膜的性能及测试分析 |
70-88 |
|
5．1 硅烷膜的粘接性能 |
70-76 |
|
5．1．1 水解溶剂对膜粘接性能的影响 |
70-71 |
|
5．1．2 水解时间对膜粘接性能的影响 |
71 |
|
5．1．3 溶液浓度对膜粘接性能的影响 |
71-72 |
|
5．1．4 固化温度对膜粘接性能的影响 |
72 |
|
5．1．5 固化时间对膜粘接性能的影响 |
72 |
|
5．1．6 溶液pH值对膜粘接性能的影响 |
72-73 |
|
5．1．7 氧化处理对膜粘接性能的影响 |
73 |
|
5．1．8 硅烷膜断裂面典型形貌 |
73-74 |
|
5．1．9 硅烷膜粘接性能一览表 |
74-76 |
|
5．2 硅烷膜的热分析 |
76-82 |
|
5．2．1 KH-560硅烷膜热分析 |
77-78 |
|
5．2．2 KBM-7103硅烷膜热分析 |
78-80 |
|
5．2．3 KH-560硅烷膜的热分解动力学研究 |
80-82 |
|
5．3 硅烷膜的耐蚀性能 |
82-86 |
|
5．3．1 盐水溶液浸泡实验 |
82-83 |
|
5．3．2 其他试剂浸泡实验 |
83-84 |
|
5．3．3 电化学腐蚀实验 |
84-85 |
|
5．3．4 点蚀实验及孔隙率的测定 |
85 |
|
5．3．5 硅烷膜防腐机理 |
85-86 |
|
本章小结 |
86 |
|
参考文献 |
86-88 |
|
第六章 硅烷偶联剂在有机涂层中的应用研究 |
88-100 |
|
6．1 硅烷偶联剂在聚乙烯涂层中的应用 |
88-95 |
|
6．1．1 聚乙烯涂层的制备 |
88-89 |
|
6．1．2 聚乙烯涂层的结合强度分析 |
89-95 |
|
6．2 硅烷偶联剂在氟树脂涂层中的应用 |
95-98 |
|
6．2．1 FEP涂层的制备 |
95 |
|
6．2．2 基体表面预处理对涂层结合强度的影响 |
95-97 |
|
6．2．3 固化工艺对涂层结合强度的影响 |
97 |
|
6．2．4 涂层厚度对涂层结合强度的影响 |
97-98 |
|
本章小结 |
98 |
|
参考文献 |
98-100 |
|
第七章 结论与展望 |
100-103 |
|
7．1 结论 |
100-101 |
|
7．2 展望 |
101-103 |
|
致谢 |
103-104 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文 |
104-105 |
|
学位论文评阅及答辩情况表 |
105 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.70659 |
