[發明專利]一種有機-無機雜化防腐涂料的制備方法

在審

• 申請號: 202110050227.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112680011A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 洪若瑜;賈真真;鄭瑩
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D163/00;C09D7/61;C09D7/63;B05D3/02;B05D7/16
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發明公開了一種有機?無機雜化防腐涂料的制備方法，其是以雙酚A型環氧樹脂、硅烷偶聯劑、胺類固化劑為原料進行反應后，再加入硅酸乙酯、乙醇和酸化水進行反應，制得所述雜化防腐涂料。本發明所制備的有機?無機雜化涂料具有優良的防腐性能和熱穩定性，且由于其在制備過程中加入了硅烷偶聯劑，將有機組分和無機組分通過共價鍵進行鍵接，可使該雜化涂料可以很好的附著在金屬基底上。將用該涂料制得的涂層進行阻抗測試，其阻抗值可達10⁹ohm·cm²；在鹽霧試驗中，經5wt.%NaCl溶液浸泡68天后金屬基底仍沒被完全腐蝕；通過熱重?差熱分析其熱穩定性，表明在250℃所制備涂層才開始分解，證明其可用于相關金屬的良好防腐。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種有機-無機雜化防腐涂料的制備方法。

背景技術

環氧樹脂因其優異的性能而聞名，如優良的化學性能和耐腐蝕性能、良好的附著力和在常溫下易于固化等特點。環氧樹脂中含有羥基、醚鍵和環氧基團，羥基和醚鍵有很高的極性可以和相鄰界面的分子形成分子間作用力；環氧基團可以和金屬表面游離的鍵發生化學反應形成化學鍵，提高和金屬的附著力。因此，環氧樹脂可以廣泛應用于膠粘劑、覆膜、涂料和鑄造等領域。然而，環氧樹脂的耐候性和力學性能較差，恢復時間有限，切削和焊接性能不好，這就限制了其在高性能體系中的應用。為解決這一問題，有學者建議在環氧樹脂體系中加入無機溶膠正硅酸四乙酯(TEOS)的無機前驅體，以獲得環氧-二氧化硅雜化材料。添加無機溶膠的作用是：(1)提高金屬與雜化涂層之間的附著力；(2)用作金屬預處理的粘附促進劑；(3)改善聚合物，使雜化涂料達到疏水性能、提高交聯密度等綜合性能。這樣制備出的雜化材料就能很好的把有機組分和無機組分的優勢結合在一起。

有機-無機雜化涂料的防腐性能主要取決于樹脂的含量和無機組分硅的含量和粒徑大小。有機組分通常以環氧樹脂為前驅體，無機組分通常以硅酸乙酯為無機硅前驅體。如何通過合適的方法將有機組分和無機組分連接起來制備出性能更加優異的防腐涂料是研究者關注的重點。有機-無機雜化涂料的制備有很多方法，包括電化學聚合法、原位聚合法、溶膠-凝膠法。由于溶膠-凝膠法（Sol-gel）制備條件溫和條件，所以將溶膠-凝膠法作為有機-無機雜化涂料的制備方法更為普遍。溶膠-凝膠法是以含有某種元素（例如Si元素）的金屬醇鹽和無機鹽類做前驅體，在催化劑（酸或堿）作用下發生水解反應、縮聚反應，在溶液中形成穩定的溶膠體系，再經過一定時間的陳化，使溶膠顆粒間通過聚合反應逐漸形成三維網絡結構的凝膠，最后經過干燥、煅燒制備出所需的產物。溶膠-凝膠法制備過程中由于可以結合不同的前驅體，為制備新的材料提供了可能性，同時為膠體溶液形成混合網絡結構所涉及的機制提供了很大的空間，這反過來又使設計和優化特定應用的結構特性成為可能。

本發明采用溶膠-凝膠法制備有機-無機雜化防腐涂料，用雙酚A類環氧樹脂為有機相前驅體、硅酸乙酯為無機硅前驅體，并添加硅烷偶聯劑來連接有機相和無機相前驅體，優化制備條件，成功獲得了防腐性能優異熱穩定性好的防腐涂料。該制備方法具有操作簡單、條件溫和、無需高溫高壓等優點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種有機-無機雜化防腐涂料的制備方法，其通過選擇合適的樹脂和硅烷偶聯劑將有機組分和無機組分結合在一起，使所制備的涂料能夠在金屬表面形成致密的保護膜，從而能對金屬材料起到良好的防腐蝕效果。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種有機-無機雜化防腐涂料的制備方法，其包括以下步驟：

（1）取四氫呋喃于三頸瓶中，在氬氣氛圍下，加入一定量的雙酚A型環氧樹脂、硅烷偶聯劑和胺類固化劑，磁力攪拌條件下于50-90 ℃反應2-7 h；

（2）隨后，將溫度降至15-30 ℃，再反應15-60 min；

（3）取一定量的濃硝酸，加入去離子水，配成pH 0.5~2的酸化水；