电沉积二氧化硅薄膜的硅烷修饰及其在有机涂层体系中的应用

【摘要】硅烷预处理工艺作为一类新型绿色预处理方法,由于其本身具有良好的性能,且制备过程环保节能,有望取代磷化、铬化等传统金属预处理工艺,正受到越来越广泛而深入的关注。近年来以电催化沉积法制备的硅烷sol-gel薄膜由于其灵活的可调控性和所得膜层的优良性能成为新的研究热点。本课题组在之前的工作中提出以电催化沉积的无机二氧化硅（E-SiO2）薄膜作为有机涂层的预处理层,借助E-SiO2薄膜与金属的化学键合能力和E-Si02膜层的粗糙度实现有机涂层与金属基体的良好的结合力。本论文在此基础之上提出以E-SiO2薄膜作为骨架模板,用浸涂吸附的方法修饰上一层有机硅烷膜,并以此为预处理层构建新型金属涂装防护体系。FT-IR、TG等测试结果表明,部分有机硅烷以物理吸附的形式附着在E-SiO2薄膜中,而少部分有机硅烷则是以化学键合的形式均匀分布在E-SiO2薄膜中的Si02微球表面。研究发现,有机硅烷的修饰在基本保留了E-SiO2薄膜表面粗糙度的同时,增强了E-SiO2薄膜的疏水性,从而赋予其一定的短期防护效果,防护效果的好坏与有机硅烷的疏水性有关。一方面,较强疏水性的硅烷使得完整预处理层可以有效阻挡外界腐蚀性介质的入侵,从而起到更好的防护效果；另一方面,如果有机硅烷疏水性过强,预处理层受到破坏时便难以溶出,无法起到自修复的作用。从E-SiO2有机硅炕/环氧涂层的截面结构来看,环氧涂层可以很好地渗透到E-SiO2骨架的多孔结构中。但吸附的有机硅烷过多或有机硅烷疏水性过强时,容易在E-SiO2薄膜的孔道中形成凝胶微球堵塞部分孔道,减弱涂层的渗透,对涂层结合力会产生一定的影响。有机硅烷修饰层的引入不仅增强了E-SiO2预处理的环氧涂层体系对水等腐蚀性介质的阻挡性能,并且在涂层受到破坏时有机硅烷可以溶出并在涂层破损处聚集缩合,起到一定的自修复作用。电化学阻抗谱（EIS）、Machu试验、盐雾试验、铁离子溶出量测试等多种研究表明,经有机硅烷修饰的E-SiO2薄膜预处理的环氧涂层防腐蚀性能优异,具有非常好的应用前景。
【作者】金小寒；
【导师】胡吉明；
【作者基本信息】浙江大学，化学，2014，硕士
【关键词】涂装防护体系；金属预处理；电化学辅助沉积；二氧化硅；硅烷；

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