專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷化防腐的水性涂料，具體地說(shuō)，涉及一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米硅烷化金屬表面處理技術(shù)與工藝是一種發(fā)展迅猛的新型金屬表面前處理技術(shù)，國(guó)外已具有較高的工業(yè)化應(yīng)用水平，能夠滿(mǎn)足汽車(chē)、家電等行業(yè)的使用要求。它具有綜合處理成本較低，與電泳涂料、粉末涂料、溶劑型涂料等的配套性好 的特點(diǎn)。根據(jù)試驗(yàn)證明，納米硅烷處理劑可以用于鋼鐵及合金，鋁及合金，鋅及合金，鎂及合金等各種金屬材料的表面防銹涂飾前處理，并可以與相關(guān)的后續(xù)有機(jī)涂料配套。硅烷處理的綜合使用成本低于傳統(tǒng)磷化金屬表面前處理。由于硅烷處理無(wú)磷，無(wú)渣，無(wú)廢水處理，常溫、節(jié)約能源，減少了設(shè)備投資及運(yùn)行成本?？稍诂F(xiàn)有的磷化生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，更換槽液即可投入生產(chǎn)。雖然我國(guó)硅烷化表面處理工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)取得了一系列進(jìn)展，但尚處于試驗(yàn)室階段，雖少數(shù)公司和研究機(jī)構(gòu)已掌握了某些方面的技術(shù)，但在工藝穩(wěn)定性、潤(rùn)濕性、耐蝕性等綜合性能方面，還存在著以下問(wèn)題1.穩(wěn)定性不夠。由于硅烷水解物不穩(wěn)定，直接消解進(jìn)行使用的工藝幾乎不可能應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)，因此研究穩(wěn)定的硅烷處理劑對(duì)于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)非常重要。2.潤(rùn)濕性欠佳。不同結(jié)構(gòu)的硅烷水解物在金屬表面的潤(rùn)濕性能有差異，潤(rùn)濕性能直接影響在金屬表面所形成的硅烷膜的連續(xù)性和均勻性，3.在金屬表面處理過(guò)程中，往往需要多種硅烷共同作用產(chǎn)生復(fù)合效果，以提高復(fù)合膜的耐蝕性及其他性能。另外在有機(jī)硅功能基團(tuán)的選擇中，還應(yīng)考慮與后續(xù)涂層的結(jié)合力問(wèn)題。就目前國(guó)內(nèi)技術(shù)來(lái)說(shuō)，不是很成熟，尤其是有機(jī)功能團(tuán)的選擇上，還有很多不足之處。如中國(guó)專(zhuān)利200710093211公開(kāi)了一種雙組分金屬重防腐水性工業(yè)涂料，尤其涉及一種由金屬顏填料、樹(shù)脂、水、助劑組成的金屬保護(hù)屏障乳化聚合物和硅烷聚合物及固化劑經(jīng)過(guò)乳液聚合而成，其中硅烷聚合物是由雙一(三乙氧基甲硅基丙基)胺、乙烯基三乙酰氧基硅烷和四乙氧基硅烷聚合而成，該發(fā)明的硅烷聚合物具有克服硅烷聚合時(shí)產(chǎn)生凝膠缺陷的性能，還將與由金屬的顏填料、樹(shù)脂、水、助劑組成的金屬保護(hù)屏障乳化聚合物組成分子間的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而組成了防腐性能優(yōu)異的金屬重防腐水性工業(yè)涂料，這種硅烷聚合物金屬重防腐水性工業(yè)涂料也是一種低VOC含量和對(duì)環(huán)境友好的用于金屬基材表面的非溶劑型重防腐工業(yè)涂料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料及其制備方法，是針對(duì)目前的實(shí)際情況，采用了納米有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化溶膠和鋯溶膠的復(fù)合溶膠。借助多種功能團(tuán)之間的相互配合，彌補(bǔ)單一硅烷成分在綜合性能方面的欠缺，解決目前硅烷化表面處理技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用上出現(xiàn)的問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的采用的技術(shù)方案為
—種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料，其組成原料各組分的重量份數(shù)為
烷氧基正硅酸酯10-20
ZrOCl2 8H201-2
乙醇10-20
乙酰丙酮1-4
三甲氧基封端聚氧化丙烯低聚物5-10
乙氧基封端二甲基硅烷低聚物5-10 聚乙烯醇(PVA)2-5
水.10-70。一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料主要是按照上述配比及下述方法制得，包括以下步驟I、把烷氧基正硅酸酯、乙醇加入水中，攪拌均勻，形成混合液A ;2、把三甲氧基封端聚氧化丙烯硅烷低聚物、乙氧基封端二甲基硅烷低聚物、乙酰丙酮加入混合液A中，攪拌均勻后，形成混合物B ;3、將混合物B用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值到8-10，升溫到30_50°C，密封攪拌不小于2小時(shí)，制得硅溶膠C ;4、將ZrOCl2 8H20、乙酰丙酮、乙醇、水按比例混合均勻，在室溫下攪拌2小時(shí)，制成鋯溶膠D ；5、將上述硅溶膠C和鋯溶膠D按比例混合，加入聚乙烯醇(PVA)溶液，攪拌均勻即得金屬硅烷化防腐涂料。硅烷化金屬防腐涂料，傳統(tǒng)是將有機(jī)物摻入到溶膠-凝膠基質(zhì)中制備金屬硅烷化防腐涂料。這種方法首先使金屬醇鹽水解，在對(duì)水解產(chǎn)物進(jìn)行膠溶而制得溶膠，或者對(duì)通過(guò)無(wú)機(jī)鹽而得到的溶液進(jìn)行膠溶而得到溶膠，之后選擇共溶劑，使溶膠與聚合物在共溶劑中共混，或者將聚合物浸潰于已制備的溶膠中，而制得金屬硅烷化防腐涂料。這種方法制得的復(fù)合物只是簡(jiǎn)單的包埋，而兩種組分之間無(wú)化學(xué)鍵的連接。因而該涂料具有穩(wěn)定性不夠，附著力差，防腐性能差的缺陷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其積極效果是I、本發(fā)明將有機(jī)聚合物(三甲氧基封端聚氧化丙烯硅烷低聚物和乙氧基封端二甲基硅烷低聚物)溶于共溶劑(乙醇)中，無(wú)機(jī)前驅(qū)體(烷氧基正硅酸酯)在有機(jī)聚合物溶液中發(fā)生水解、縮聚形成無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將有機(jī)聚合物包埋在無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。這種方法制得的雜化材料，聚合物與無(wú)機(jī)網(wǎng)絡(luò)既是簡(jiǎn)單的包埋與被包埋，也有化學(xué)鍵相互連接。2、有機(jī)低聚物分散得越均一，韌性就越好。為了提高聚合物在無(wú)機(jī)相中分散的均一性，我們采取在無(wú)機(jī)相和有機(jī)相間引入化學(xué)鍵的方法。我們選用的三甲氧基封端聚氧化丙稀娃燒低聚物和乙氧基封端_■甲基娃燒低聚物的兩端含有甲氧基和乙氧基功能基團(tuán)，使其在反應(yīng)過(guò)程中與無(wú)機(jī)前驅(qū)體的水解產(chǎn)物進(jìn)行反應(yīng)從而在無(wú)機(jī)相和有機(jī)相間引入化學(xué)鍵。顯著提高了涂層的韌性以及附著力。3、傳統(tǒng)制備方法存在一個(gè)缺點(diǎn)，就是在凝膠的干燥過(guò)程中，由于溶劑、水、乙醇等的揮發(fā)而產(chǎn)生應(yīng)力，甚至?xí)?dǎo)致材料的開(kāi)裂。為了克服上述弊端，用可聚合的烷氧基正硅酸酯代替常用的正硅酸酯，同時(shí)在溶膠-凝膠過(guò)程中用水和相應(yīng)的醇做共溶劑，水解和縮聚釋放出4個(gè)分子可聚合的醇，在適當(dāng)催化劑作用下，作為共溶劑的醇和釋放出的醇都可以聚合，無(wú)需揮發(fā)。從而避免大規(guī)模的收縮。4、采用了納米有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化溶膠和鋯溶膠的復(fù)合溶膠，在無(wú)機(jī)相中鍵合進(jìn)二氧化鋯組分，可以調(diào)整雜化材料的結(jié)構(gòu)，從而改變雜化材料的性質(zhì)。在固化過(guò)程中，一部分ZrO2和SiO2,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)合成了 ZrSiO4,該ZrSiO4能提高涂層的抗氧化性能和防腐性倉(cāng)泛。5、本發(fā)明產(chǎn)品在固化時(shí)，不需要加熱，在金屬表面也可以得到自然固化的防銹薄膜?，F(xiàn)有技術(shù)都需要在120— 150°C的溫度下固化，節(jié)省了能源，簡(jiǎn)化了使用工藝。被處理的金屬表面由于具有明顯的疏水性能，因此本身的防銹能力也有顯著提高。通過(guò)上述技術(shù)改進(jìn)，優(yōu)選的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料是含有以下組分及重量份
烷氧基正硅酸酯15
ZrOCl2 8H202
乙醇20
乙酰丙酮3
三甲氧基封端聚氧化丙烯低聚物8
乙氧基封端二甲基硅烷低聚物7
聚乙烯醇(PVA)4
水41。優(yōu)選配方制得的產(chǎn)品與市場(chǎng)上同類(lèi)型產(chǎn)品涂試板檢測(cè)結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料，其特征在于，組成原料各組分的重量份數(shù)為烷氧基正硅酸酯10-20 ZrOCl2 8H201-2乙醇10-⑶乙酰丙酮1-4三甲氧基封端聚氧化丙烯低聚物5-10乙氧基封端二甲基硅烷低聚物5-1U聚乙烯醇(PVA)2-5』、，10-70:
2.如權(quán)利要求I所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料的制備方法，包括以下步驟 1、把烷氧基正硅酸酯、乙醇加入水中，攪拌均勻，形成混合液A； 2、把三甲氧基封端聚氧化丙烯硅烷低聚物、乙氧基封端二甲基硅烷低聚物、乙酰丙酮加入混合液A中，攪拌均勻后，形成混合物B ； 3、將混合物B用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值到8-10，升溫到30-50°C，密封攪拌不小于2小時(shí)，制得硅溶膠C ; 4、將ZrOCl2 8H20、乙酰丙酮、乙醇、水按比例混合均勻，在室溫下攪拌2小時(shí)，制成鋯溶膠D; 5、將上述硅溶膠C和鋯溶膠D按比例混合，加入聚乙烯醇溶液，攪拌均勻即得金屬硅烷化防腐涂料。
3.如權(quán)利要求I所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料，其特征在于所述的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料是含有以下組分及重量份烷氧基正硅酸_15ZrOCl2 8H202乙醇20乙酰丙酮3三甲氧基封端聚氧化丙烯低聚物8乙氧基封端二甲基硅烷低聚物7聚乙烯醇(PVA)4水41。
全文摘要
一種有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化硅烷金屬水性防腐涂料，各組分的重量份數(shù)為烷氧基正硅酸酯10-20份、ZrOCl2·8H2O 1-2份、乙醇10-20份、乙酰丙酮1-4份、三甲氧基封端聚氧化丙烯低聚物5-10份、乙氧基封端二甲基硅烷低聚物5-10份、聚乙烯醇2-5份、水40-70份。包括以下制備步驟1、把烷氧基正硅酸酯、乙醇加入水中，攪拌均勻，形成混合液A；2、把三甲氧基封端聚氧化丙烯硅烷低聚物、乙氧基封端二甲基硅烷低聚物、乙酰丙酮加入混合液A中，攪拌均勻后，形成混合物B；3、將混合物B用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值到8-10，升溫到30-50℃，密封攪拌不小于2小時(shí)，制得硅溶膠C；4、將ZrOCl2·8H2O、乙酰丙酮、乙醇、水按比例混合均勻，在室溫下攪拌2小時(shí)，制成鋯溶膠D；5、將上述硅溶膠C和鋯溶膠D按比例混合，加入聚乙烯醇溶液，攪拌均勻即得。
文檔編號(hào)C09D1/00GK102719121SQ20121022560
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者汪十榮, 王峰, 程妤 申請(qǐng)人:黃山市亨泰實(shí)業(yè)有限公司