摘　要：利用硅烷偶聯劑KH-550對低碳鋼表面進行預處理，制備了環氧涂層，通過對涂層粘接性能的試驗，研究了硅烷偶聯劑預處理工藝對低碳鋼預表面環氧涂層粘結性能的影響。采用掃描電子顯微鏡（SEM）分析硅烷偶聯劑預處理后低碳鋼表面形貌。結果表明：采用混合溶劑水解12 h ，硅烷溶液質量分數為10 %，固化溫度150～200 ℃，硅烷偶聯劑預處理可以顯著提高低碳鋼表面環氧涂層的粘接性能。
關鍵詞: 硅烷偶聯劑；預處理；低碳鋼；環氧涂層；粘結性能
0前言
金屬表面處理對涂層粘接性能起著非常重要的作用，傳統的表面處理可以分為機械處理和化學處理，只能改善和提高涂層與金屬基體的物理結合力，而無法從根本上解決涂料與金屬基體結合強度低的缺點。另外化學處理中的磷化、鈍化等方法廢物排放和處理耗費大，不可避免地對環境造成污染。所以研究開發既能有效提高涂層與金屬基體的化學結合力,又能環保的表面處理方法已成為目前表面處理中的新興課題。硅烷偶聯劑(Silane coupling agents ,簡稱SCA) ，是指分子結構為RSiO3/ 2 (分子中O∶Si = 3∶2) 的有機硅化合物，是應用最早、最廣泛的偶聯劑,它架起了無機物與有機物之間的橋梁[1 ]，改進了許多材料的性能。
近年來, 硅烷偶聯劑在防腐涂層金屬預處理中的作用逐漸被人們所認識,國外學者自上世紀90年代在這方面已做了大量研究工作[2-3 ] 。硅烷偶聯劑直接用作金屬表面預處理時, 可與金屬表面的氧化層形成化學鍵合而改變金屬表面的性質, 特別對提高難上漆的金屬表面的附著力具有令人矚目的效果;因其具有無污染、處理件耐蝕性好、經硅烷處理過的金屬表面對有機涂層的膠粘性能優異等特點, 目前正成為硅烷試劑應用的新興領域[ 4-6 ]。如能實現工業化生產, 將有望取代金屬表面的磷化鈍化處理[ 7-8 ]，必將對金屬材料表面處理行業帶來深遠的影響。

1試驗
硅烷偶聯劑對低碳鋼表面環氧涂層粘接性能的影響
1.1試驗材料
KH-550,南京辰工有機硅材料有限公司；乙醇(化學鈍) ；去離子水自制。
普通低碳鋼(Q235-A ,試樣尺寸為20 mm ×30 mm )；酸洗液自制；堿洗液自制；環氧涂料自制。

1.2試驗方法
（1）硅烷偶聯劑的水解：室溫條件下，量取一定量的水解用溶劑置于磁力攪拌器中攪拌均勻,緩慢按比例加入規定量SCA ,繼續攪拌均勻,利用DDS307 數顯式電導率儀在線監測溶液電導率的變化。
（2）硅烷溶液預處理：首先對金屬試樣進行化學法堿洗去脂和酸洗除銹,使用砂紙細化法對基體表面進行打磨處理。然后把金屬試樣在硅烷溶液中浸涂后放在箱式電熱爐中加熱固化成膜,然后自然冷卻。在經過處理的低碳鋼試樣表面涂刷環氧涂料。
（3）粘接強度測試：按照GB/T5210 – 1985《涂層附著力的測定法———拉開法》測定硅烷預處理后環氧涂層的粘接強度。
2結果與討論
2.1硅烷偶聯劑的水解
SCA水解過程中電導率會隨的硅醇的產生而逐漸增大, 溶劑因反應前后量不變而對體系電導率變化無貢獻, 當水解達最大程度趨于平衡時, 相應電導率值也穩定于某最大值。 圖1 所示為分別采用95% 乙醇、去離子水、混合溶劑進行水解過程電導率隨時間的變化趨勢的對比.。

由圖可見，曲線a是SCA在95% 的乙醇中進行水解, 由于醇的存在不利于水解平衡右移, 整個過程電導率變化很小, 說明SCA水解程度低。
曲線b為SCA在去離子水中水解的電導率變化趨勢，可見SCA在去離子水中的水解速度很快，水解4～ 5 h電導率達到最大，水解趨于平衡。但是，隨著水解時間的延長，其電導率呈快速下降趨勢，說明SCA在去離子水中水解平衡后，繼而硅醇間可能相互交聯發生的縮合反應，導致硅醇有效成分下降，造成SCA的水解溶液穩定性差。
曲線c是SCA在SCA：C2H5OH:H2O=1: （0.1～0.5）:1的混合溶劑中的水解電導率曲線，可以看到在混合溶劑中隨時間增長電導率值增大明顯, 12 h 后溶液電導率幾乎不發生變化；且由于溶液中含有少量的乙醇，在水解達到平衡后在一定程度上阻止了縮聚反應的發生，保持了SCA水解穩定性。
對比a、b、c可見，選擇SCA：C2H5OH:H2O=1:（0.1～0.5）:1的混合溶劑進行水解，SCA水解完全且穩定性好。