硅烷偶联剂在铝卷彩涂工艺手艺 中的运用

一.媒介

铝合金卷材彩涂工艺已有近100年汗青 ，国内涵 上世纪80年月 正式入手下手彩涂工艺，跟着 中国经济成长 ，近十年来，该工艺获得 快速成长 ，在建筑、汽车、家用电器、办公器具 等方面有着普遍 的用处 。

在铝材彩涂临盆 中，铝卷能持续经由过程 脱脂清洗、化学转化膜、涂漆和固化等步调 。个中 ，外面 处置惩罚 最主要的环节等于 化学转化膜处置惩罚 ，今朝 多采取 铬钝化工艺处置惩罚 。这类 处置惩罚 方式 存在较年夜 缺点 ，铬钝化处置惩罚 自己 含有铬，处置惩罚 后仍需年夜 量溢流水对铝件进行漂洗。个中 ，六价铬已 证实是致癌重金属，是以 在欧盟的ROHS指令中对其含量有严厉 的划定 ；而相对环保的三价铬仍含有必然 毒性且在情况 中依然 会转化为六价铬。今朝 ，在铝卷材彩涂业中仍年夜 量利用 三价铬乃至 六价铬钝化工艺[2]。

为了顺应 对 情况 日益严厉 的要求，同时在临盆 处置惩罚 进程 中勤俭 资本 。以尽可能 少的化学物资 损耗量和常温不加热处置惩罚 ，令人 们苏醒 的熟悉 到采取 无磷、无铬、无重金属、无渣、常温处置惩罚 工艺的主要 性，是以 寻觅 一种可以或许 替换 传统的铬钝化处置惩罚 的新材料具有积极深远的意义。

二. 手艺 道理

在发现硅烷偶联剂卓着 的防腐机能 之前 ，硅烷作为胶粘剂或附出力 增进 剂被普遍 利用于玻璃或陶瓷强化高聚复合材猜中。硅烷防锈机能 系统周全 地研究始于20世纪90年月 初，经由过程 研究发现，硅烷可以有用 地用于金属或合金的防腐。硅烷处置惩罚 手艺 是一类主要以硅烷偶联剂的有机/无机复合物，硅烷的基本构造 为：R'(CH2)nSi(OR)3。个中 -OR是可水解基团，R'是有机官能团。

硅烷在水溶液中的水解均衡 反映式可简单示意为：

水解后的硅烷经由过程 其SiOH基团与金属外面 的MeOH基团(Me示意铝，铁等金属)构成 氢键而快速吸附于金属外面 。

一方面硅烷在金属界面上构成 Si-O-Me共价键。硅烷与金属之间的连系 是很是安稳的；另外一 方面，残剩 的硅烷份子 经由过程 SiOH基团之间的缩聚反映构成 Si-O-Si键：

从而在金属外面 构成 具有三维网状构造 的硅烷膜，见图1：

图1：金属外面 硅烷成膜进程

铝材外面 经硅烷处置惩罚 后，外面 吸附了一层具有三维网状构造 的超薄有机纳米膜层(20~200nm)，同时在界面构成 结协力 很强的Si-O-Al共价键，可将铝外面 和涂层巧合 ，具有安稳的附出力 ，同时与涂层配合 供应 了精良的耐侵蚀 性[4]。

硅烷手艺 本钱 低廉，为工业化利用带来了利用先决前提 ，经由 赓续 成长 手艺 日益 成熟，对各类 临盆 前提 、工件材质都有了更普遍 和成熟的利用。硅烷手艺 有望给铝材铬化手艺 带来革命性的变化。

今朝 硅烷手艺 在国内家电行业及铝塑板行业成功利用。我公司的硅烷手艺 已 成功进级 到第三代手艺 ，已 在国内铝塑板行业成熟利用，国内到达 领先程度 ，获得 了业内广年夜 用户单元 和专家的一致承认 和洽评。

三. 硅烷手艺 在铝板彩涂上的利用与机能 测试

3.1 铝材彩涂硅烷利用工艺

我公司研制的铝材彩涂硅烷处置惩罚 剂PSi-2在铝卷材彩涂工艺上获得 成功利用，已不乱 运行跨越 24个月。硅烷化处置惩罚 的工艺流程别离以下 ：

⑴酸性清洗→水洗→水洗→直喷纯水洗→硅烷处置惩罚 →烘干→辊涂；

⑵碱性清洗→水洗→水洗→酸出光→水洗→水洗→直喷纯水洗→硅烷处置惩罚 →烘干→辊涂。

凭据 卷材外面 状况 选择分歧 的清洗方案，一般地，选用酸性清洗工艺可节流临盆 处置惩罚 时候 。

3.2 铝材彩涂机能 测试

铝材彩涂后的机能 测试依照 YS/T 431《铝及铝合金彩色涂层板、带材》尺度 进行。

1）涂层附出力

按GB/T 9286的划定 划格，划格间距为1mm。将粘出力 年夜 于10N/25mm的粘胶带笼盖 在划格的涂层上，压紧以排去粘胶带下的空气，以垂直于涂层外面 的角度快速拉起粘胶带，然后按GB/T 9286评级。

2) 耐冲击性

按GB/T1732的划定 进行实验 ，丈量 冲击后铝试件涂层既元开裂或脱落、正背面铝材也无显著裂纹的最年夜 冲击高度。

3) 耐盐酸性、耐碱性、耐硝酸性

均依照 GB/T17748的要求进行实验 ，不雅 察实验 后的试样是不是 有脱落、起泡、粉化等异常变化。

4) T弯实验

利用 T型曲折 仪来测试涂膜的T型曲折 机能 ，搜检 涂层有没有 开裂或脱落。

5) 盐雾实验

参照GB/T1771的划定 进行实验 ，然后按GB1740的有关划定 进行评级。以全数试样中机能 最差者作为实验 效果 。

6) 水煮实验

将试样置于水中煮沸2h后，不雅 察铝塑板涂层是不是 有脱落、鼓泡、开裂、变色等外不雅 上的异常现象。

7) 高温水煮实验

把试样置于水中，于高压釜中加温至137℃，恒温30min后掏出 ，冷却后目视搜检 ，不雅 察铝塑板涂层是不是 有脱落、变色等现象。

铝材硅烷处置惩罚 后彩涂机能 测试的效果 见表1。

表1：PSi-2硅烷处置惩罚 处置惩罚 铝卷材彩涂后机能 测试效果

四．利用效益及本钱 方面阐明对照

在表2中，对照 了铝材硅烷处置惩罚 工艺和传统铬化处置惩罚 的利用 情况。

表2：硅烷与铬化利用 对照

由表2效果 并综合各项临盆 利用工艺现实 情况，利用硅烷处置惩罚 工艺，其手艺 优势有：

1)硅烷处置惩罚 常温运行无需加热，可以节能降耗；

2)硅烷工艺处置惩罚 时候 短，硅烷成膜效力 高，提高临盆 效力 和产能；

3)硅烷处置惩罚 铝材外面 历年 夜 ，化学品损耗少，利用 本钱 低；

4)硅烷处置惩罚 槽液监控简单，无需除渣，利用 便捷；

5)硅烷处置惩罚 材料不含重金属等有害物资 ，乃至 可达标直排，是绿色环保型产物 。

铝材硅烷处置惩罚 工艺与铬化工艺对照 ，铝材免水洗硅烷系处置惩罚 工艺具有工艺操作简单，硅烷处置惩罚 后免水洗，同时实现了在常温下进行工艺处置惩罚 ，与铬化工艺对照 ，缩短了工艺周期，下降 了资本 损耗，勤俭 了装备 占地面积。硅烷处置惩罚 手艺 的综合本钱 与铬化工艺比拟 ，具有显著的优势，可勤俭 20%以上。

在污水处置惩罚 上解决了铝工业固体烧毁 物减量化和无害化的基本 问题，硅烷处置惩罚 手艺 杜绝了有毒铬化物对情况 的风险 ，完全 消弭 原六价铬钝化工艺对周边大众 身体健康的威逼 ，带动了行业的手艺 前进，鞭策 了行业实现洁净 化临盆 ，对家当 的带动和晋升作器具 有主要 的计谋 意义。

四. 结论

本文介绍了硅烷处置惩罚 手艺 的感化 道理 ，绿色环保的硅烷处置惩罚 手艺 可在铝外面 构成 一层厚度为纳米级转化膜，与有机涂层匹配，可作为替换 传统的六价铬或三价铬钝化处置惩罚 工艺。经由过程 铝材彩涂实验 和临盆 现实 利用，效果 注解 ：硅烷处置惩罚 手艺 具有节能环保、反映时候 快、涂漆附出力 、耐蚀性、机械机能 优胜 的特点，该硅烷处置惩罚 工艺合用 于现有的铬化临盆 线及装备 ，铝材彩涂加工后各项机能 指标完全到达 手艺 要求，可作为替换 现有铬钝化工艺，利用在铝材彩涂的涂装前处置惩罚 临盆 中，是一项节能、环保的铝材前处置惩罚 手艺 。硅烷处置惩罚 手艺 在铝材彩涂前处置惩罚 中的利用可实现涂装工艺无铬、无磷，不含重金属等有害物资 ，同时还能下降 能耗，为实现涂装外面 处置惩罚 的无磷无重金属环保方针带来但愿，跟着 其手艺 进一步成熟与完美 ，硅烷手艺 将给传统的铬化外面 处置惩罚 手艺 带来重年夜 变化，缔造 更年夜 的社会和经济效益。