2.2硅烷偶聯(lián)劑水解時間對低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能的影響
經(jīng)SCA處理后的低碳鋼與環(huán)氧涂層的粘接強(qiáng)度隨水解時間的變化趨勢見圖2.

當(dāng)采用去離子水水解（曲線b）時發(fā)現(xiàn),水解液老化后可以成膜,該膜可顯著提高涂膜的粘接強(qiáng)度 。但是，隨著水解時間的增加，涂膜的粘接強(qiáng)度有逐漸降低。說明采用去離子水水解時，水解時間控制在4～ 5 h 為宜。同時，可見硅烷水解的同時也存在硅醇的縮合反應(yīng),這是處于競爭狀態(tài)的兩個反應(yīng),為保證硅醇的含量,必須控制縮合反應(yīng)的發(fā)生。
曲線c為使用混合溶劑進(jìn)行水解，可見水解12h時，涂膜的粘接強(qiáng)度增強(qiáng)至最大后，隨后無明顯變化。說明乙醇的存在阻礙了縮合反應(yīng)的進(jìn)行,增加了醇羥基的含量,因此采用混合溶劑可最大限度的穩(wěn)定的硅烷膜的有效成分，顯著提高涂層的粘結(jié)強(qiáng)度。
2.3硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理溶液濃度、固化溫度對低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能的影響
硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理溶液濃度、預(yù)處理的固化溫度對低碳鋼與環(huán)氧涂層的粘結(jié)強(qiáng)度也有很大的影響,其變化趨勢見圖3。

由圖3可見，硅烷溶液濃度對涂層的粘結(jié)性能有很大的影響。粘結(jié)強(qiáng)度隨濃度的增大而增大；當(dāng)濃度增到一定范圍后,粘結(jié)強(qiáng)度反而下降。這是因為硅烷提高涂層粘接強(qiáng)度起作用的只是單分子層,過多的硅烷往往在基體表面形成沉積層,從而減弱“鍵橋”作用； 并且濃度過高,偶聯(lián)劑自身形成二聚體、三聚體等環(huán)狀物,使偶聯(lián)劑失去偶聯(lián)作用,造成粘結(jié)強(qiáng)度下降。因此，硅烷溶液的濃度應(yīng)控制在10 %。
同時，對比不同預(yù)處理固化溫度可見：相同硅烷溶液濃度下，涂膜得粘接性能因固化溫度的不同而差異很大。當(dāng)固化溫度在200 ℃以下時，涂層的粘結(jié)性能隨著溫度的升高而升高；當(dāng)固化溫度超過200 ℃后,則粘結(jié)性能迅速下降。這是由于隨著預(yù)處理固化溫度的升高，硅烷溶液與金屬基體之間的Si – O – 金屬化學(xué)結(jié)合鍵逐漸形成，有利于提高基體與涂層的粘接強(qiáng)度。而當(dāng)溫度過高（>200 ℃）后, 未反應(yīng)硅烷、硅醇分子之間可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，破壞了原有的Si – O – 金屬化學(xué)結(jié)合鍵，降低了硅烷膜的反應(yīng)活性，使硅烷膜變得更加致密，反而阻礙了硅烷與高分子涂層之間形成網(wǎng)絡(luò)互穿式結(jié)構(gòu)，降低了涂層的粘接性能。

由圖4可見，經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理后，硅烷偶聯(lián)劑水解形成的硅醇基（Si-OH）與低碳鋼表面發(fā)生了化學(xué)鍵接反應(yīng)，在鋼板表面形成致密保護(hù)膜。
 
2.5硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理提高低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能的機(jī)理
經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理的低碳鋼表面環(huán)氧涂膜粘接性能顯著的提高。一方面，由于硅烷偶聯(lián)水解形成的硅醇基（Si-OH）。
SiOH + SiOH → SiOSi +H2O
硅醇基（Si-OH）與低碳鋼表面發(fā)生化學(xué)鍵接反應(yīng)，在鋼板表面形成FeOSi共價鍵，形成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的致密鈍化膜。
FeOH + SiOH→FeOSi +H2O
同時，也使得低碳鋼表面產(chǎn)生粗糙多凹縫和微孔，形成類似燕狀的楔形，強(qiáng)化了涂層與底材的錨固作用。另一方面，硅烷偶聯(lián)劑同時具有與環(huán)氧涂料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性基團(tuán)，可以與環(huán)氧涂料之間同樣形成具有空間網(wǎng)絡(luò)互穿的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此，硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理可以顯著提高低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接的性能。
硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理顯著提高低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能抓喲用示意圖見圖5。

3結(jié)論
(1) 硅烷偶聯(lián)劑SCA采用水和乙醇的混合溶劑進(jìn)行水解優(yōu)于水、乙醇單一溶劑的水解，水解完全且穩(wěn)定性好。
(2) 硅烷偶聯(lián)劑的水解時間、的硅烷溶液濃度、預(yù)處理固化溫度，對提高低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能有顯著影響?？刂芐CA水解時間為12h，硅烷溶液濃度應(yīng)控制在質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10 %，預(yù)處理固化溫度為200 ℃，效果最佳。
(3)硅烷偶聯(lián)劑預(yù)處理顯著提高低碳鋼表面環(huán)氧涂層粘接性能在于硅烷偶聯(lián)劑不僅與低碳鋼表面發(fā)生反應(yīng)形成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的致密鈍化膜，同時又與環(huán)氧涂層之間反應(yīng)成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)。