硅烷处理剂硅烷处理剂机理

硅烷含有2 种不同的化学官能团，一端能与无机材料(如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基反应，另一端能与树脂生成共价键，从而使2 种性质差别很大的材料结合起来，起到提高复合材料性能的作用。

硅烷处理剂可描述为4 步反应模型：(1)与硅相连的3 个Si─OR 基水解成Si─OH；(2)Si─OH 之间脱水缩合成含Si─OH 的低聚硅氧烷；(3)低聚物中的Si─OH 与基材表面上的OH 形成氢键；(4)加热固化过程中伴随脱水反应而与基材以共价键连接。

为缩短处理剂现场使用所需的熟化时间，硅烷处理剂在使用前需进行一定浓度的预水解。在水解过程中，硅烷间会发生缩合反应，生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷过少，硅烷处理剂现场的熟化时间延长，影响生产效率；低聚硅氧烷过多，则使处理剂浑浊甚至沉淀，降低处理剂稳定性及影响处理质量。

成膜反应是影响硅烷化质量的关键步骤，成膜反应进行的好坏直接关系到涂膜耐蚀性及对漆膜的附着力。因此，硅烷化前的工件表面应除油完全。硅烷化前处理最好采用去离子水，进入硅烷槽的工件不能带有金属碎屑或其他杂质，处理剂的pH 等参数控制也十分重要。其中R 为烷基取代基，Me 为金属基材。

成膜后的金属硅烷化膜层主要由2 部分构成：一是硅烷处理剂在硅烷处理剂通过成膜反应形成金属硅烷复合膜，二是通过缩合反应形成大量低聚硅氧烷，从而形成完整硅烷膜。硅烷处理剂的防腐机理与铬钝化膜的不同，后者以改变硅烷处理剂氧化层的电化学性质来阻止金属的腐蚀，而形成于硅烷处理剂的硅烷膜却并不直接影响其氧化层性质。

以金属铝为例，已知金属铝腐蚀从点蚀开始，点蚀的长大由腐蚀产物的扩散速率控制。也就是说，腐蚀产物若在原点蚀坑处积累而不扩散，则会导致原点蚀再次钝化，从而终止了腐蚀进程。铝表面经硅烷处理后，由于硅烷界面层与硅烷处理剂结合紧密，早期点蚀产生的腐蚀产物被牢固地覆盖在界面层下而更不易移动。因此，原点蚀有足够的时间再次钝化，而宏观上的金属锈蚀也因此被抑制了。