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1、第41卷第3期材料保护Vol.41No.32008年3月MaterialsProtectionMar.2008氨基硅烷偶联剂对环氧涂层附着力的影响谢国先,邱大健,李朝阳,肖祥定(武汉材料保护研究所,湖北武汉430030)[摘要]研究了氨基硅烷偶联剂对提高环氧涂层与钢铁基底材料的附着力的作用。主要对其水解特性和对涂层附着力的影响进行了测试,并利用反射红外(RAIR)对氨基硅烷偶联剂的作用机理进行了分析。结果表明,氨基硅烷偶联剂在极少量水分的条件下就能够水解形成硅羟基,添加氨基硅烷偶联剂的涂层与底材之间有化学键作用,能够显著提高涂层与底材的附着力,与纯环氧涂层相比,
2、可以提高5～6MPa。[关键词]氨基硅烷偶联剂;铁基底材;水解;附着力[中图分类号]TQ630.4[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2008)03-0022-030前言氧涂料与铁基底材之间附着力的影响。涂层对铁基底材防护效果的好坏,除了涂层本身1试验的防腐蚀性能,还取决于涂层与铁基底材之间的附着1.1试验原材料及仪器力,即它们之间的物理或化学作用力。这种作用力越试剂:环氧树脂CYD2128,稀释剂D1217,氨基硅大,在腐蚀环境条件下涂层与铁基基材的附着力保持烷偶联剂,环氧固化剂Tz2600,胶粘剂EP210S100,无得越久,涂层可以有效地保护基
3、材,从而延长基材的使水乙醇(分析纯)。用寿命。国内外专家就涂层的附着机理作了大量的研试片:普通低碳钢,规格:75.0mm×50.0mm×究,认为主要包括机械附着和化学附着,机械附着取决2.5mm。于涂料的润湿性能和底材表面的粗糙度等;化学附着仪器:elcometer公司产FA0020型拉拔仪,大普仪则是涂料中的极性基团与基材表面的极性基团间的化学器有限公司产DDS211A型电导率仪,AVATER产作用。一般认为化学附着更为牢固。近些年来对附着力DTGS370型红外光谱仪。促进剂的研究比较热门,其中对硅烷偶联剂研究得较多。1.2试验内容硅烷偶联剂是具有特殊结构的物
4、质,其分子链两(1)试片处理将试片除油、清洗干净后烘干水端一般都带有活性基团,其结构为:YRa2Si2Xb,X是烷分,然后用粗砂纸(180目)打磨,使试片表面处理达到氧基团,通常可以水解成极性的硅羟基,吸附于铁基表[1]St3级,用脱脂棉擦干净表面后放入干燥箱中备用。面并与之反应;Y是另一种活性基团,如氨基、环氧(2)涂料配制涂料的基本配方如下:基等,可以与涂料体系中的活性基团反应。这样硅烷原料组分质量/g偶联剂就能够在涂层和铁基底材之间形成一种连接纽[2][3～5]CYD127150带,改善涂层与基材的附着力。VanOoij等以及D121750[6～8]徐溢等
5、对硅烷偶联剂的水解作了深入仔细的研铁红75究,认为用硅烷偶联剂的稀溶液处理金属,能够达到好云母25的附着及防腐蚀效果。但这种处理工艺比较复杂,既滑石粉60A组分要控制溶液的浓度、温度以及pH值,还要控制浸泡时二氧化硅5间和烘烤时间等参数,因此实际应用受到了限制。分散剂(BYK2163)4本工作选择氨基硅烷偶联剂作为附着力促进剂,流平剂(BYK2411)2消泡剂(BYK2060)2直接添加到涂料体系中,研究了氨基硅烷偶联剂对环氨基硅烷偶联剂2[收稿日期]20071013B组分TZ60070—22—氨基硅烷偶联剂对环氧涂层附着力的影响(3)氨基硅烷偶联剂水解性能的测
6、定水解性能表明,氨基硅烷偶联剂在少量水的情况下也能快速水测定就是利用电导仪测定硅烷偶联剂水溶液达到最高解,产生大量的硅羟基;图中电导率急剧下降表明产生的平衡电导率的时间。的硅羟基自缩合导致硅羟基大量地减少,而没有足够(4)涂层附着力的测定涂层的附着力根据GB/T的水分产生硅羟基补充,仅由硅烷铵根离子产生电导。5210—85进行测定。因此,电导率下降迅速,这也说明在氨基硅烷偶联剂溶(5)红外及反射红外分析根据红外分析试验中液中,硅羟基是产生电导的主体。图中氨基硅烷偶联烷氧基和硅羟基的吸收峰来分析氨基硅烷偶联剂水解剂水解的电导率都很高,表明硅烷偶联剂水解形成的的程度
7、,利用反射红外分析试验来分析添加氨基硅烷硅羟基浓度很高,也说明氨基硅烷偶联剂极易水解。偶联剂的涂层与底材之间是否有化学键作用。也就是说,氨基硅烷偶联剂在极少量水的情况下也能水解产生硅羟基。因此,在无溶剂环氧涂料中直接加2试验结果与讨论入氨基硅烷偶联剂来改善涂层与底材的附着力是可行2.1氨基硅烷偶联剂的水解性的。将氨基硅烷偶联剂直接添加到环氧涂料中,要使2.2氨基硅烷偶联剂对附着力的影响其发挥偶联作用,就必须让硅烷偶联剂快速水解,形成将氨基硅烷偶联剂按涂料试验配方直接添加到环硅羟基。硅烷偶联剂水解速率可以通过水溶液的电导氧涂料中,混匀后涂刷试片,待完全固化后用拉拔
8、法测率来反映,水解越快,
