מה המשמעות של ההידרוליזה של חומרי צימוד סילאן
חומרי צימוד סילאן הם סוג של תרכובות אורגוסיליקון המכילות שתי קבוצות רכוש כימי שונות במבנה המולקולרי שלהן. התפקיד העיקרי שלהם הוא לשלב את הממשק בין חומרים אורגניים לאורגניים, ובכך לשפר את הביצועים והיציבות של החומרים. בעת החלת חומרי צימוד סילאן, בדרך כלל יש צורך להכין תחילה תמיסה של חומר הצימוד הסילאן להידרוליזה, ואז הוא מגיב עם קבוצות ההידרוקסיל הפעילות על פני חומרים אורגניים.
הסיבה להידרוליזציה של חומר הצימוד לסילאן היא שמוצר סרטי ההמרה שנוצר באמצעות חומר הצימוד הסילאן בלבד הוא דק ובעל עמידות לקורוזיה לקויה. למרות שהוא יכול לשפר את ההדבקה בין הציפוי למצע המתכת, מצע המתכת מועד לחלודה לפני שהוא מצופה בציפוי, וסרט המרה זה קשה לעמוד בדרישות למניעת חלודה בין תהליכים. לפיכך, יש להוסיף חומרים אחרים ליצירת סרטים להרגשה כדי לשפר את הביצועים של קרום ההמרה בכל ההיבטים. החומרים היוצרים סרטים שניתן להוסיף כוללים חומצה פלואורוזירקונית, בורטים, מוליבטים וכו '. מכיוון שרוב החומרים הללו הם חומרים אורגניים מסיסים במים, הם לא יכולים להיות מעוניינים ישירות עם חומרי צימוד סילאן. לפיכך, יש צורך במים כמוביל לדו קיום של חומרי צימוד סילאן וחומרים אורגניים. זה דורש תוספת של חומרי צימוד סילאן מסיסים בשמן למים לטיפול הידרוליזה.
אם לא מתבצע טיפול הידרוליזה, חומר הצימוד לסילאן יצוף בתמיסה המימית כמו טיפות שמן קטנות ולא ניתן לפזר אותו באופן שווה בתמיסה המימית, מה שיפחית מאוד את ההשפעה של חומר הצימוד לסילאן.
מהם תנאי ההידרוליזה עבור חומרי צימוד סילאן
קשר הסיליקון-חמצן (SI-O) במולקולות של חומר צימוד סילאן מועד להידרוליזה בפעולה של מים או חומצה. באופן כללי, ההידרוליזה של חומרי צימוד סילאן צריכה לעמוד בתנאים הבאים:
נוכחות מים או חומצה
במהלך תהליך ההידרוליזה נדרשת נוכחות של מים או חומצה. מים יכולים לקדם את שבירת קשרי הסיליקון, ואילו חומצה יכולה להקל עוד יותר על תגובת ההידרוליזה.
2. טמפרטורת הידרוליזה
באופן כללי, בתנאים של טמפרטורה גבוהה יותר, תגובות הידרוליזה מתרחשות במהירות רבה יותר, אך טמפרטורות גבוהות מדי יכולות להוביל גם לתופעות לוואי אחרות.
3. זמן הידרוליזה
ככל שמשך תגובת ההידרוליזה ארוכה יותר, כך מידת ההידרוליזה גבוהה יותר. עם זאת, גם זמן הידרוליזה שארוך מדי לא רצוי. לא ניתן לאחסן סוכני צימוד סילאן במשך זמן רב לאחר ההידרוליזה, ולכן יש לשלוט היטב על זמן ההידרוליזה.
III. שיטות הידרוליזה של חומרי צימוד סילאן
חומרי צימוד סילאן קשים להידרוליזה במים ללא תוספים, ומחזור ההידרוליזה ארוך מאוד. במהלך ההידרוליזה של חומרי צימוד סילאן, תהיה תגובה לוואי של פולי -סנדנסציה. מוצרי הפולי -קונדנסציה יזרעו בתחתית הפיתרון המימי, וישפיעו על אפקט היישום של המוצר. כדי להבטיח את ההתקדמות הרגילה של תגובת ההידרוליזה, אנו בדרך כלל מאמצים את השיטות הבאות:
ראשית, פתרונות מימיים חומציים חלשים וגם בסיסיים חלשים יכולים לקדם את ההידרוליזה של חומרי צימוד סילאן. כמה חומרי צימוד סילאן שיש להם מטבעו קבוצות חומציות (KH560) או קבוצות בסיסיות (KH550) נוטים יחסית להידרוליזה מכיוון שקבוצות Y שלהם יכולות להשפיע על ערך ה- pH של התמיסה המימית, מה שהופך את חומרי הצימוד לסילאן לרגישים יותר להידרוליזה. סילאנים (כמו A151) שקבוצותיהם של עצמם יש השפעה חלשה יחסית על ערך החומציות של תמיסות מימיות יכול להתאים את ערך ה- pH של התמיסה המימית על ידי הוספת חומרים כמו חומצה אצטית ומי אמוניה, מה שמקל על חומר הצימוד לסילאן להידרוליזה. לדוגמה, אם ערך ה- pH מותאם לחומצה חלשה על ידי הוספת חומצה אצטית ואז מתבצע ההידרוליזה של חומר הצימוד הסילאן A151, קצב ההידרוליזה יגדל משמעותית.
שנית, במהלך ההידרוליזה של חומרי צימוד סילאן, תייצר כמות מסוימת של ממסים כמו מתנול ואתנול שניתן לערבב עם מים בכל דרך שהיא. זה נקבע על ידי קבוצת X במבנה הסילאן. אם הממיסים המיוצרים במהלך ההידרוליזה של חומרי צימוד סילאן מתווספים מראש לתמיסה המימית, חומרי הצימוד הסילאן יתפזרו באופן מלא יותר בתמיסה המימית, מה שהופך את ההידרוליזאט ליציב יותר. אם מוסיפה כמות קטנה של אתנול לפיתרון המימי מראש ואז מתבצעת ההידרוליזה של ויניל סילאן A151, חומר הצמוד לסילן דמוי שמן הוא לא ניתן לתמיסה המימית במהירות רבה יותר ופחות סביר להתנסות ולמשקעים.
בנוסף, כאשר חומר הצימוד לסילאן מסודר הידרוליזה, יש צורך לערבב היטב כדי להבטיח כי חומר הצימוד לסילאן יגיע למגע מלא יותר עם מים, מה שמפחית את תגובת פילמור העיבוי בין מולקולות חומר הצימוד לסילאן כתוצאה ממגע. ברגע שחומר הצימוד לסילאן עובר פילמור עיבוי, קשה מאוד להידרש שוב.