一种防护涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防护涂料及其制备方法和应用，所述防护涂料的制备原料包括：双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷；所述双水解官能团硅烷为含有两个与Si连接的可水解官能团的硅烷，所述多水解官能团硅烷为含有两个以上与Si连接的可水解官能团的硅烷。本发明专利技术基于含可水解基团的硅烷分子的反应特性，成功地将疏水有机硅体系应用于防护涂料的制备中，本发明专利技术的防护涂料经涂覆、固化形成的涂层具有优良的强度与韧性、附着力、疏水疏油性和抗腐蚀效果，适用于各类基材，尤其是金属等无机基材的表面防护。

【技术实现步骤摘要】
一种防护涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属防护
，尤其涉及一种防护涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
金属材料因其优良的机械性能、导电性以及可铸造性，广泛应用于建筑工业、机械制造业、化学化工等应用领域。而因大部分金属在热力学上的不稳定性，在使用中往往会出现自发腐蚀的趋势，造成重大的经济损失。在金属防护领域中，在金属表面涂敷膜层及有机涂层具有成本低、操作简单以及实用性强等特点，是目前应用最广泛的金属材料防护手段。然而，现有金属防护涂层价格普遍昂贵，且在疏水疏油、附着性、抗腐蚀性方面存在一定的局限。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种防护涂料，疏水疏油性好、附着性好、抗腐蚀性能强。同时，本专利技术还提供所述防护涂料的制备方法和应用。具体地，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术第一方面是提供一种防护涂料，所述防护涂料的制备原料包括：双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷；所述双水解官能团硅烷为含有两个与Si连接的可水解官能团的硅烷，所述多水解官能团硅烷为含有两个以上与Si连接的可水解官能团的硅烷。根据本专利技术第一方面的防护涂料，至少具有如下有益效果：本专利技术将双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷共同使用，双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷含有可水解官能团，可利用可水解官能团实现与无机材料(如金属、玻璃、二氧化硅等)发生偶联反应，同时双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷中的不可水解基团可与有机物质进行反应，因此在涂料中采用双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷可实现无机材料与有机物质的化学连接。在将涂料涂敷在金属等无机材料基底表面时，双水解官能团硅烷使涂料具有液体排斥作用，赋予涂料优异的疏水疏油性和抗腐蚀作用，而多水解官能团硅烷可给涂料带来良好的物理化学稳定性，使涂料具有附着性好的特点。在本专利技术的一些实施方式中，所述可水解基团包括-OR、-NHxRy、-SR、-COOR、X、-ON＝CR2中的任意一种或多种，其中R为C1～C20直链或支链烷基、环烷基、芳烯基及其衍生基团，x为0～2，x+y＝2或3，X为卤素。在本专利技术的一些实施方式中，所述双水解官能团硅烷包括R2-Si-M2、Si2R'M2R4、环状的[SiR2O]n中的任意一种或多种；其中，每个R独立地选自C1～C20直链或支链烷基、C1～C20直链或支链取代烷基、环烷基、芳烯基及其衍生基团，R'包括但不限于-O-、-CH2-、-NR-、-S-、-NR-R-NR-、-R-O-R-；M为可水解基团，每个M相同或者不同。在本专利技术的一些实施方式中，所述双水解官能团硅烷包括二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二氨甲基硅烷、二乙基二氯硅烷、二乙基二氨甲基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二丁酮肟基硅烷中的任意一种或多种。在本专利技术的一些实施方式中，所述多水解官能团硅烷包括R4-m1-Si-Mm1、Si2R'Mm2R6-m2、Si3R'2Mm3R8-m3、Si4R'3Mm4R10-m4中的任意一种或多种；其中，每个R独立地选自C1～C20直链或支链烷基、C1～C20直链或支链取代烷基、环烷基、芳烯基及其衍生基团，每个R'独立地选自-O-、-CH2-、-NR-、-S-、-NR-R-NR-、-R-O-R-；M为可水解基团，每个M相同或者不同，m1、m2、m3和m4的范围大于2且小于等于10，且4-m1≥0，6-m2≥0，8-m3≥0，10-m4≥0。所述多水解官能团硅烷中的R、R'和M与双水解官能团硅烷中的R、R'和M可以相同，也可以不相同。在本专利技术的一些实施方式中，所述多水解官能团硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二(三乙氧基硅基)甲烷、1,2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、甲基三丁酮肟基硅烷、γ-氨丙基-三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种或多种。在本专利技术的一些实施方式中，所述防护涂料的制备原料还包括催化剂。在催化剂作用下，防护涂料中的双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷可与基材进行高效的缩合反应。在本专利技术的一些实施方式中，所述催化剂为碱。基础的硅烷分子通常有四个取代基，含有不同取代基的硅烷分子的物理化学性质存在明显的差异。硅烷分子在酸性或碱性条件下的反应特征也存在显著的差异，当使用酸作为催化剂时，缩合反应较慢，而使用碱作为催化剂时，缩合反应较快。而且，酸与活泼金属难以共存，将使涂料无法应用于活泼金属的防护，存在显著的使用局限，而碱则受活泼金属的影响较小。在本专利技术的一些实施方式中，所示碱的pH为8～12。在本专利技术的一些实施方式中，所述碱包括有机碱和/或无机碱，所述有机碱包括二乙胺、三乙胺、二乙烯三胺、乙醇钠、异丙醇铝、四甲基氢氧化铵、N,N-二甲苯胺、喹啉、吡啶、正丁基锂中的任意一种或多种，所述无机碱包括氨水、偏铝酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸铵、氰化钾、氢化钠、叔丁醇钾、碳酸钠中的任意一种或多种。在本专利技术的一些实施方式中，所述防护涂料的制备原料还包括溶剂。所述溶剂可选择水和/或有机溶剂，所述有机溶剂包括水溶性溶剂和非水溶性溶剂。优选地，所述溶剂包括水和有机溶剂。所述水溶性溶剂包括醇类、酮类、醚类、酯类等，如甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲乙酮、乙醚、二异丙醚、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸甲酯、环氧丙烷、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等及其混合物；所述非水溶性溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丁基甲苯、乙烯基甲苯、三氯乙烯、二氯甲烷、氯苯、二氯苯、二硫化碳、四氯化碳、正戊烷及其异构体、正己烷及其异构体、环己烷及其异构体、辛烷、十六烷、液体石蜡等中的任意一种或多种。在本专利技术的一些实施方式中，所述双水解官能团硅烷与多水解官能团硅烷的摩尔比为(0.001～999)：1，优选0.01～100：1，进一步优选0.05～50：1，更优选0.1～10：1。在本专利技术的一些实施方式中，所述催化剂的质量为双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷总质量的1％～10％。在本专利技术的一些实施方式中，所述溶剂包括水和有机溶剂，所述溶剂的质量为双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷总质量的1％～1000％，优选50％～300％。本专利技术的第二方面是提供上述防护涂料的制备方法，包括如下步骤：将所述防护涂料的制备原料混合。具体地，将所述双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷和催化剂溶于溶剂中，反应得到所述防护涂料。更具体地，将所述双水解官能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防护涂料，其特征在于：所述防护涂料的制备原料包括：双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷；所述双水解官能团硅烷为含有两个与Si连接的可水解官能团的硅烷，所述多水解官能团硅烷为含有两个以上与Si连接的可水解官能团的硅烷。/n

【技术特征摘要】
1.一种防护涂料，其特征在于：所述防护涂料的制备原料包括：双水解官能团硅烷、多水解官能团硅烷；所述双水解官能团硅烷为含有两个与Si连接的可水解官能团的硅烷，所述多水解官能团硅烷为含有两个以上与Si连接的可水解官能团的硅烷。


2.根据权利要求1所述防护涂料，其特征在于：所述可水解基团包括-OR、-NHxRy、-SR、-COOR、X、-ON＝CR2中的任意一种或多种，其中R为C1～C20直链或支链烷基、环烷基、芳烯基及其衍生基团，x为0～2，x+y＝2或3，X为卤素。


3.根据权利要求2所述防护涂料，其特征在于：所述双水解官能团硅烷包括R2-Si-M2、Si2R'M2R4、环状的[SiR2O]n中的任意一种或多种；其中，每个R独立地选自C1～C20直链或支链烷基、C1～C20直链或支链取代烷基、环烷基、芳烯基及其衍生基团，R'包括但不限于-O-、-CH2-、-NR-、-S-、-NR-R-NR-、-R-O-R-；M为可水解基团，每个M相同或者不同，n为1～10；
优选地，所述双水解官能团硅烷包括二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二丙基二甲氧基硅烷、二丙基二乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基二氨甲基硅烷、二乙基二氯硅烷、二乙基二氨甲基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二丁酮肟基硅烷、1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷中的任意一种或多种。


4.根据权利要求2所述防护涂料，其特征在于：所述多水解官能团硅烷包括R4-m1-Si-Mm1、Si2R'Mm2R6-m2、Si3R'2Mm3R8-m3、Si4R'3Mm4R10-m4中的任意一种或多种；其中，每个R独立地选自C1～C20直链或支链烷基、C1～C20直链或支链取代烷基、环烷基、芳烯基及其衍生基团，每个R'独立地选自-O-、-CH2-、-NR-、-S-、-NR-R-NR-...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪黎明，黄文进，李楗烽，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44