專利名稱：一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)－無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，是關(guān)于一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，它包含螯合劑；硅烷氧基化合物；水；醇類溶劑；共混劑；和非必需的助劑。本發(fā)明還涉及所述耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的涂層材料可以應(yīng)用于金屬表面的裝飾、保護(hù)、防腐。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鋼鐵防腐蝕方法是使用Cr2O3保護(hù)層來達(dá)到防腐和延長(zhǎng)使用壽命的目的。但是六價(jià)鉻有毒、致癌，對(duì)環(huán)境有害，因而已經(jīng)有法規(guī)出臺(tái)對(duì)這種防腐方法的使用進(jìn)行了限制。更普遍的做法是在鋼材表面使用有機(jī)或無機(jī)保護(hù)涂料來保護(hù)和防腐，中國(guó)專利CN1706896A報(bào)道了一種鋼表面防蝕用氟碳涂料的制備方法；美國(guó)專利US6045873報(bào)道了一種單組分環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料的制備方法，可用于防腐底漆；美國(guó)專利US6656607報(bào)道了一種用于金屬表面的不含鉻的防蝕涂料，由一層金屬鋅層和水性硅烷涂料構(gòu)成；中國(guó)專利CN1676669A報(bào)道了一種采用磷系防蝕劑形成具有良好初期防蝕效果的涂膜的腐蝕防止方法；中國(guó)專利CN1352221A報(bào)道了一種采用含鋁的無機(jī)鋅粉混合組成的防蝕金屬粉末涂料，用噴涂的方式施行金屬表面方式處理，主要用于防蝕底漆。但一般的有機(jī)涂膜都存在氣孔或因紫外線老化，空氣中的氧和水等腐蝕物質(zhì)容易被吸收到涂膜內(nèi)部，進(jìn)一步擴(kuò)散到鋼表面，從而發(fā)生局部腐蝕；無機(jī)防腐涂層由于具有多孔性和容易產(chǎn)生小裂紋，不能達(dá)到理想的致密結(jié)構(gòu)。
要使鋼鐵表面達(dá)到好的防蝕效果與長(zhǎng)久不失效，就要求涂層材料與基體的結(jié)合強(qiáng)度要高，覆蓋完整，孔隙率與缺陷少，均勻性好，耐沖擊，具有高的強(qiáng)度與一定的韌性，其中韌性與一定的形變能力是重要的，許多情況下無機(jī)涂層失效的主要原因就是它的韌性差。有機(jī)無機(jī)雜化涂層材料是一種均勻的多相材料，具有優(yōu)異的力學(xué)和機(jī)械性能，熱穩(wěn)定性好，兼具有機(jī)涂層材料和無機(jī)涂層材料的優(yōu)點(diǎn)，又可克服兩者的不足，是目前涂層材料的發(fā)展方向之一，中國(guó)專利CN1539888A報(bào)道了一種有機(jī)-無機(jī)雜化納米防腐保護(hù)膜的制備方法，利用溶膠-凝膠法水解縮合三甲氧基硅烷類與正硅酸四乙酯的混合物，形成穩(wěn)定的二氧化硅的倍半硅氧烷，固化后可形成網(wǎng)狀保護(hù)膜，具有防酸、堿、鹽及防腐蝕功能，但需在80℃固化12小時(shí)或在120℃固化1小時(shí)。中國(guó)專利CN1517401A報(bào)道了一種水性環(huán)氧樹脂有機(jī)-無機(jī)雜化材料的制備方法，采用硅溶膠和接枝改性的環(huán)氧樹脂共混制備有機(jī)無機(jī)雜化涂料，可用于金屬表面保護(hù)，與金屬的附著力良好，但采用共混的方法得到的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，容易產(chǎn)生相分離現(xiàn)象。
對(duì)于鋼鐵表面的保護(hù)，目前急需開發(fā)一種安全、無毒，既具有優(yōu)異成膜性能，又具有高硬度、高耐蝕性、高耐候性和良好附著力的涂層材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便、可常溫固化成膜、耐蝕性能優(yōu)異的環(huán)保型有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
本發(fā)明提供一種成膜后可形成平整、致密的涂層的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。
本發(fā)明還提供一種不含鉻等重金屬元素的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。
本發(fā)明還提供一種具有良好附著力的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。
本發(fā)明還提供一種具有高硬度的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。
本發(fā)明還提供一種耐熱性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。
本發(fā)明還提供一種具有螯合作用的耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料及其制備方法。
本發(fā)明還提供一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料應(yīng)用范圍及其應(yīng)用方法。
聚有機(jī)硅倍半氧烷是一種典型的有機(jī)-無機(jī)雜化材料，即在Si-O-Si的無機(jī)分子骨架上，覆蓋著有機(jī)取代基團(tuán)，具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì)，如高耐熱性、成膜性、機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性、耐腐蝕性、耐氧化性、耐候性、絕緣性等，通過分子設(shè)計(jì)，可以使聚有機(jī)硅倍半氧烷分子上帶有一個(gè)或者多個(gè)的具有反應(yīng)活性的有機(jī)基團(tuán)，這些穩(wěn)定的基團(tuán)可以參與聚合、接枝、表面鍵合或者其它轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可以與聚合物或基材表面形成納米級(jí)別的互溶。通過控制聚有機(jī)硅倍半氧烷的制備條件，得到的涂層耐熱性可達(dá)到600-800℃，是一種新型有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。而具有螯合作用的螯合劑除作為催化劑外，還可與金屬絡(luò)合，形成一層致密的單分子有機(jī)保護(hù)膜，能有效地阻止空氣中的氧等進(jìn)入金屬表面，從而抑制金屬的腐蝕，同時(shí)由于螯合劑與涂層材料具有相近的化學(xué)性質(zhì)，并含有羥基等活性基團(tuán)，與聚有機(jī)硅倍半氧烷上殘存的硅氧烷或硅羥基協(xié)同作用，可與金屬表面的活性基團(tuán)反應(yīng)而鍵合，可以大大提高涂層在金屬表面的附著力和耐蝕性。本發(fā)明利用具有螯合作用的螯合劑的雙重功能，制備耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，應(yīng)用于金屬表面的裝飾與保護(hù)。
本發(fā)明提出的一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，該材料是由鰲合劑為催化劑，將硅烷氧基化合物、水、醇類溶劑進(jìn)行水解、縮合反應(yīng)，再加入共混劑共混制得，該涂層材料的PH值為0-12，固含量10-70wt％。
所述螯合劑如草酸、丁二酸、戊二酸、蘋果酸、琥珀酸、酒石酸、羥基乙叉二膦酸、單寧酸、檸檬酸、植酸、乙二胺四乙酸和抗壞血酸等。
所述硅烷氧基化合物如3-縮水甘油醚甲丙氧基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧化丙氧基三乙氧基硅烷、環(huán)氧基三乙氧基硅烷、分子量200-2000的硅甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、分子量200-2000的硅乙氧基封端聚二甲基硅氧烷、分子量200-2000的硅乙氧基封端聚醚、環(huán)己基環(huán)氧基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、辛基甲基二甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基丙基二乙氧基硅烷、苯基環(huán)氧基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基丙基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-環(huán)己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等、巰基丙基三甲氧基硅烷等。
所述醇類溶劑如乙醇、異丙醇、丙二醇、丁醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、分子量200-2000的聚乙二醇、分子量200-2000的聚丙二醇、丙三醇、分子量200-2000的聚醚二元醇、分子量200-2000的聚醚三元醇。
所述共混劑如水性環(huán)氧樹脂、甲醚化氨基樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性有機(jī)硅樹脂、氮丙啶、甲基氮丙啶、乙基氮丙啶、二官能團(tuán)氮丙啶、三官能團(tuán)氮丙啶、鈦酸乙酯、鈦酸正丁酯、鈦酸四異丙酯、硅酸乙酯、硅酸甲酯、硅酸丙酯、硅酸丁酯等。
在本發(fā)明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料中，所述助劑包含潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、增稠劑、流平劑、催化劑及其任意組合。
在本發(fā)明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料中，所述潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、增稠劑、流平劑、催化劑為涂料制備中的常規(guī)潤(rùn)濕劑、分散劑、消泡劑、增稠劑、流平劑、催化劑。
在本發(fā)明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料中還可以包含其它非必需組分，只要它們及其用量不顯著地對(duì)本發(fā)明涂層材料帶來不利的影響。非必需組分包括顏填料、色漿、紫外線吸收劑等，或任意結(jié)合。
更具體地，所述非必需組分為涂層材料中常規(guī)用顏填料、色漿、紫外線吸收劑等、及其任意結(jié)合。
本發(fā)明中，該材料PH值為1-6，固含量15-50wt％。
本發(fā)明提出的耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料的制備方法，它包含以下方法
1)將螯合劑、硅烷氧基化合物和部分醇類溶劑進(jìn)行共混；2)形成包含水與剩余醇類溶劑的均勻混合物；3)在攪拌條件下，向步驟(1)中獲得的共混物中滴加步驟(2)中獲得的均勻混合物以進(jìn)行水解、縮合；4)在水解、縮合完成后，在攪拌條件下，加入共混劑進(jìn)行共混；其中鰲合劑是有機(jī)二元酸、羥基乙叉二膦酸、單寧酸、檸檬酸、植酸、乙二胺四乙酸或抗壞血酸，硅烷氧基化合物為鏈端或側(cè)鏈含硅氧烷基的烷氧基硅烷單體或硅烷氧基聚合物，共混劑為水性環(huán)氧樹脂、水性氨基樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性有機(jī)硅樹脂、含氮雜環(huán)化合物、鈦酸酯類化合物、硅酸酯類化合物中的任意組合；以涂層材料的總量計(jì)，各組分用量為螯合劑1-20wt％；硅烷氧基化合物10-70wt％；醇類溶劑10-60wt％；水5-60wt％；共混劑0.1-10wt％；助劑0-5.0wt％。
本發(fā)明中，鰲合劑3-15wt％，硅烷氧基化合物20-50wt％；醇類溶劑10-40wt％；水10-40wt％。
本發(fā)明中，在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌2-30分鐘來完成步驟(1)的共混。
本發(fā)明中，在步驟(2)中，在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌2-30分鐘，形成包含醇類溶劑與水的均勻混合物。
本發(fā)明中，步驟(3)是在0-100℃的溫度下、在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下、在0.5-5小時(shí)滴加入所述步驟(2)獲得的均勻混合物。
本發(fā)明中，上述滴加完后在0-100℃的溫度下、在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌1-24小時(shí)。
本發(fā)明中，在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌5-30分鐘，完成步驟(4)的共混。
本發(fā)明中，加入共混劑共混的同時(shí)加入助劑進(jìn)行共混，共混條件為在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌2-30分鐘。
本發(fā)明中，所述硅烷氧基化合物是環(huán)氧基硅烷氧基化合物、烷基硅烷氧基化合物、烯基硅烷氧基化合物、芳香基硅烷氧基化合物、氨基硅烷氧基化合物的兩種或兩種以上。
本發(fā)明中，所述硅烷氧基化合物至少含有一種環(huán)氧基硅烷氧基化合物。
本發(fā)明中，所述硅烷氧基化合物的分子量為100-2000，醇類溶劑的分子量為30-2000。
本發(fā)明中，所述硅烷氧基化合物的分子量為200-1500，醇類溶劑的分子量為46-1500。
本發(fā)明中，所述醇類溶劑為一元醇、二元醇、三元醇或其任意組合。
本發(fā)明中，所述醇類溶劑是環(huán)保型水溶性醇類溶劑。
本發(fā)明所述的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料作為金屬表面的涂料、保護(hù)劑、防蝕劑的應(yīng)用。
利用本發(fā)明，將水解、縮合后獲得的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料在10-300℃條件下固化成膜。
利用本發(fā)明，涂層材料在10-200℃條件下固化成膜。
有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料性能表征如下涂層材料表面形貌由日本精工S II公司的SPA-300HV原子力顯微鏡觀測(cè)，材料熱穩(wěn)定性由Perkin Elmer Instruments公司的TGA7熱失重分析儀測(cè)定，涂層材料的附著力由GB/T9286-88劃格法測(cè)定，涂層材料的柔韌性由GB/T1732-93法測(cè)定，硬度采用GB/T6739-86鉛筆硬度法測(cè)定，沖擊強(qiáng)度采用GB1732-79(88)方法測(cè)定，耐鹽水性由GB/T1763-79(88)測(cè)定，耐汽油性由GB/T1734-93測(cè)定，耐酸堿性由GB/T1763-79(89)測(cè)定，耐鹽霧性由GB/T1771-91測(cè)定。
本發(fā)明提出的具有優(yōu)異耐蝕性能的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用具有優(yōu)良緩蝕作用和螯合作用的有機(jī)酸性物質(zhì)，具有螯合劑和催化劑的雙重功效，既可參與反應(yīng)制備有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，又可在成膜過程中與金屬絡(luò)合，形成一層致密的單分子有機(jī)保護(hù)膜，能有效地阻止空氣中的氧等進(jìn)入金屬表面，從而抑制金屬的腐蝕，同時(shí)由于螯合劑與涂層材料具有相近的化學(xué)性質(zhì)，并含有羥基等活性基團(tuán)，與聚有機(jī)硅倍半氧烷上殘存的硅氧烷或硅羥基協(xié)同作用，可與金屬表面的活性基團(tuán)反應(yīng)而鍵合，可以大大提高涂層在金屬表面的附著力和耐蝕性。本發(fā)明只需使用少量或不用共混劑，在室溫下即可形成平整、致密的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層，不含鉻等重金屬元素，安全、無毒、環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單、容易操作，具有優(yōu)異的成膜性、耐腐蝕性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、耐氧化性、耐候性、絕緣性及高硬度，可以用作金屬表面的保護(hù)涂層及裝飾涂層。


圖1為有機(jī)-無機(jī)雜化涂層的熱失重曲線圖，從圖中可以看出有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料的熱穩(wěn)定性好，熱失重小。
圖2為有機(jī)-無機(jī)雜化涂層的AFM圖，從圖中可以看出有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料成膜后平整、致密。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料配方1組成 用量(克)乙二胺四乙酸 3檸檬酸33-縮水甘油醚甲丙氧基三甲氧基硅烷 15丙基三甲氧基硅烷 30環(huán)己基環(huán)氧基二甲氧基硅烷 5乙醇 17水25水性丙烯酸樹脂2在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器、滴液漏斗的反應(yīng)器中，加入15克3-縮水甘油醚甲丙氧基三甲氧基硅烷、30克丙基三甲氧基硅烷、5克環(huán)己基環(huán)氧基二甲氧基硅烷、10克乙醇、3克乙二胺四乙酸、3克檸檬酸，控制溫度50-60℃，800rpm攪拌10分鐘，將10克乙醇、25克水混合均勻后置于滴液漏斗中，在200-400rpm轉(zhuǎn)速下，50-60℃在1-2小時(shí)滴加完，在70-80℃繼續(xù)攪拌10小時(shí)，加入2克水性丙烯酸樹脂，1000rpm攪拌10分鐘，在80℃加熱30分鐘干燥成膜，得到透明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
實(shí)施例2有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料配方2組成 用量(克)草酸 4植酸 6環(huán)氧基三乙氧基硅烷5硅甲氧基封端聚二甲基硅氧烷20γ-氨丙基三乙氧基硅烷 5正十六烷基三甲氧基硅烷5異丙醇10乙醇 15水25正鈦酸乙酯0.5水性氨基樹脂 4
流平劑0.5在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器、滴液漏斗的反應(yīng)器中，加入5克環(huán)氧基三乙氧基硅烷、20克分子量800-1000的硅甲氧基封端聚二甲基硅氧烷、5克γ-氨丙基三乙氧基硅烷、5克正十六烷基三甲氧基硅烷、10克異丙醇、4克草酸、6克植酸，控制溫度10-20℃，1000rpm攪拌20分鐘，將15克乙醇、25克水混合均勻后置于滴液漏斗中，在800-1000rpm轉(zhuǎn)速下，10-20℃在2-3小時(shí)滴加完，升溫至50-60℃繼續(xù)攪拌5小時(shí)，再升溫至70-80℃繼續(xù)攪拌15小時(shí)，加入0.5克正鈦酸乙酯、4克水性氨基樹脂、0.5克流平劑，在500rpm攪拌15分鐘，在150℃加熱20分鐘干燥成膜，得到透明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
實(shí)施例3有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料配方3組成 用量(克)羥基乙叉二膦酸3苯基環(huán)氧基二乙氧基硅烷20N-環(huán)己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷5聚乙二醇 2乙醇 20水30水性聚氨酯樹脂10三官能團(tuán)氮丙啶2.2二氧化鈦顏料 7分散劑0.1潤(rùn)濕劑0.1流平劑0.2消泡劑0.3在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器、滴液漏斗的反應(yīng)器中，加入20克苯基環(huán)氧基二乙氧基硅烷、5克N-環(huán)己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、2克平均分子量400的聚乙二醇、10克乙醇、3克羥基乙叉二膦酸，控制溫度30-40℃，500rpm攪拌10分鐘，將10克乙醇、30克水混合均勻后置于滴液漏斗中，在500-600rpm轉(zhuǎn)速下，在4小時(shí)滴加完，升溫至50-60℃繼續(xù)攪拌20小時(shí)，7克二氧化鈦顏料、0.1克分散劑、0.1克潤(rùn)濕劑、0.2克流平劑、0.3克消泡劑，在1000rpm攪拌20分鐘，再加入10克水性聚氨酯樹脂、2.2克三官能團(tuán)氮丙啶，在500rpm攪拌10分鐘，在室溫干燥成膜，得到白色的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
實(shí)施例4有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料配方4組成用量(克)蘋果酸 1單寧酸 3琥珀酸 1γ-環(huán)氧化丙氧基三乙氧基硅烷 20甲基三乙氧基硅烷20γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷 101，3-丙二醇 10乙醇7水 20硅酸乙酯3在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器、滴液漏斗的反應(yīng)器中，加入20克γ-環(huán)氧化丙氧基三乙氧基硅烷、20克分子量甲基三乙氧基硅烷、10克γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、7克乙醇、1克蘋果酸、3克單寧酸、1克琥珀酸，控制溫度0℃，700-800rpm攪拌10分鐘，將10克1，3-丙二醇、20克水混合均勻后置于滴液漏斗中，在800-1000rpm轉(zhuǎn)速下，0℃在3-4小時(shí)滴加完，升溫至50-60℃繼續(xù)攪拌20小時(shí)，加入3克硅酸乙酯，在500rpm攪拌30分鐘，在60℃加熱30分鐘干燥成膜，得到透明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
實(shí)施例5有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料配方5組成用量(克)抗壞血酸10檸檬酸 5戊二酸 4硅乙氧基封端聚醚10環(huán)己基環(huán)氧基二甲氧基硅烷10丙二醇 5聚醚二元醇 5
水 40水性氨基樹脂10流平劑 1在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器、滴液漏斗的反應(yīng)器中，加入10克分子量2000的硅乙氧基封端聚醚、10克環(huán)己基環(huán)氧基二甲氧基硅烷、5克丙二醇、10克抗壞血酸、5克檸檬酸、5克戊二酸，控制溫度80-90℃，1500rpm攪拌20分鐘，將5克分子量1000的聚醚二元醇、40克水混合均勻后置于滴液漏斗中，在800-1000rpm轉(zhuǎn)速下，80-90℃在0.5-1小時(shí)滴加完，在80-90℃繼續(xù)攪拌1小時(shí)，加入10克水性氨基樹脂、1克流平劑，1000rpm攪拌5分鐘，在280℃加熱5分鐘干燥成膜，得到透明的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
實(shí)施例6有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料配方6組成用量(克)琥珀酸 1酒石酸 1苯基丙基二乙氧基硅烷303-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷20γ-環(huán)氧化丙氧基三乙氧基硅烷 10巰基丙基三甲氧基硅烷51，4-丁二醇 2乙醇8水 15水性丙烯酸酯樹脂3二氧化鈦顏料2鐵紅顏料2分散劑 0.3潤(rùn)濕劑 0.2流平劑 0.2紫外線吸收劑0.1消泡劑 0.2在裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器、滴液漏斗的反應(yīng)器中，加入30克苯基丙基二乙氧基硅烷、20克3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、10克γ-環(huán)氧化丙氧基三乙氧基硅烷、5克巰基丙基三甲氧基硅烷、2克1，4-丁二醇、1克琥珀酸、1克酒石酸，控制溫度60-70℃，800rpm攪拌30分鐘，將8克乙醇、15克水混合均勻后置于滴液漏斗中，在800rpm轉(zhuǎn)速下，在1小時(shí)滴加完，在60-70℃繼續(xù)攪拌24小時(shí)，加入3克水性丙烯酸酯樹脂，在500rpm攪拌5分鐘，再加入2克二氧化鈦顏料、2克鐵紅顏料、0.3克分散劑、0.2克潤(rùn)濕劑、0.2克流平劑、0.1克紫外線吸收劑、0.2克消泡劑，在1000rpm攪拌20分鐘，在200℃加熱30分鐘干燥成膜，得到有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料。
上述實(shí)例性能測(cè)試如下表

權(quán)利要求
1.一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料，其特征是該材料是由鰲合劑為催化劑，將硅烷氧基化合物、水、醇類溶劑進(jìn)行水解、縮合反應(yīng)，再加入共混劑共混制得，該涂層材料的PH值為0-12，固含量10-70wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的涂層材料，其特征是該材料PH值為1-6，固含量15-50wt％。
3.一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料的制備方法，其特征是它包含以下方法1)將螯合劑、硅烷氧基化合物和部分醇類溶劑進(jìn)行共混；2)形成包含水與剩余醇類溶劑的均勻混合物；3)在攪拌條件下，向步驟(1)中獲得的共混物中滴加步驟(2)中獲得的均勻混合物以進(jìn)行水解、縮合；4)在水解、縮合完成后，在攪拌條件下，加入共混劑進(jìn)行共混；其中鰲合劑是有機(jī)二元酸、單寧酸、檸檬酸、植酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四乙酸或抗壞血酸，硅烷氧基化合物為鏈端或側(cè)鏈含硅氧烷基的烷氧基硅烷單體或硅烷氧基聚合物，共混劑為水性環(huán)氧樹脂、水性氨基樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性有機(jī)硅樹脂、含氮雜環(huán)化合物、鈦酸酯類化合物、硅酸酯類化合物中的任意組合；以涂層材料的總量計(jì)，各組分用量為螯合劑1-20wt％；硅烷氧基化合物10-70wt％；醇類溶劑10-60wt％；水5-60wt％；共混劑0.1-10wt％；助劑0-5.0wt％。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是鰲合劑3-15wt％，硅烷氧基化合物20-50wt％；醇類溶劑10-40wt％；水10-40wt％。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌2-30分鐘來完成步驟(1)的共混。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是在步驟(2)中，在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌2-30分鐘，形成包含醇類溶劑與水的均勻混合物。
7.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是步驟(3)是在0-100℃的溫度下、在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下、在0.5-5小時(shí)滴加入所述步驟(2)獲得的均勻混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是上述滴加完后在0-100℃的溫度下、在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下繼續(xù)攪拌1-24小時(shí)。
9.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌5-30分鐘，完成步驟(4)的共混。
10.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是加入共混劑共混的同時(shí)加入助劑進(jìn)行共混，共混條件為在0-100℃的溫度下，在100-1500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌2-30分鐘。
11.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是所述硅烷氧基化合物是環(huán)氧基硅烷氧基化合物、烷基硅烷氧基化合物、烯基硅烷氧基化合物、芳香基硅烷氧基化合物、氨基硅烷氧基化合物的兩種或兩種以上。
12.如權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征是所述硅烷氧基化合物至少含有一種環(huán)氧基硅烷氧基化合物。
13.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是所述硅烷氧基化合物的分子量為100-2000，醇類溶劑的分子量為30-2000。
14.如權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征是所述硅烷氧基化合物的分子量為200-1500，醇類溶劑的分子量為46-1500。
15.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是所述醇類溶劑為一元醇、二元醇、三元醇或其任意組合。
16.如權(quán)利要求14所述的制備方法，其特征是所述醇類溶劑是環(huán)保型水溶性醇類溶劑。
17.如權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料作為金屬表面的涂料、保護(hù)劑、防蝕劑的應(yīng)用。
18.如權(quán)利要求17所述的應(yīng)用方法，其特征是將水解、縮合后獲得的有機(jī)-無機(jī)雜化涂層材料在10-300℃條件下固化成膜。
19.如權(quán)利要求18所述的應(yīng)用方法，其特征是涂層材料在10-200℃條件下固化成膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐蝕性能優(yōu)異的有機(jī)－無機(jī)雜化涂層材料的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用具有優(yōu)良緩蝕作用和螯合作用的螯合劑為催化劑，與硅烷氧基化合物、水、醇類溶劑、共混物反應(yīng)制備有機(jī)－無機(jī)雜化涂層材料，通過反應(yīng)條件控制，可以得到致密、平整的有機(jī)－無機(jī)雜化涂層材料，具有螫合作用的螫合劑與聚有機(jī)硅倍半氧烷協(xié)同作用，起到提高有機(jī)－無機(jī)雜化涂層材料耐蝕性的作用。該涂層不含鉻等重金屬元素，安全、無毒、環(huán)保，具有優(yōu)異的成膜性、耐腐蝕性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、耐氧化性、耐候性、絕緣性等，可用于金屬表面的保護(hù)及裝飾。
文檔編號(hào)C09D163/00GK1831070SQ200610024388
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者游波, 武利民, 邢文濤, 周樹學(xué), 顧廣新 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)