一种含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO2有效防腐蚀涂层及其制备方法

摘要

一种含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO2有效防腐蚀涂层及其制备方法，包括以下原料与组分，含羟基桥连硅烷乙醇溶液、含羟基桥连硅烷改性的SiO2溶胶、水和催化剂，质量比为1:0.05‑0.5:0.03‑0.5:0.001‑0.02。本发明选用适量含羟基桥连硅烷对纳米SiO2粒子进行改性，然后将其与含羟基桥连硅烷进行混合，经水解‑缩聚形成复合溶胶体系，通过涂布在金属基底上获得含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO2纳米有效防腐蚀保护涂层，增强涂层材料的防腐蚀保护性能。

说明书

技术领域

本发明涉及有机硅防腐涂料技术领域，特别涉及一种含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

背景技术

有机硅材料具有优异的电气绝缘、耐辐射、阻燃、耐高低温、生物惰性和化学惰性，在金属防腐蚀领域具有重要应用。单一的有机硅涂层防护效果不佳，功能单一，添加复合纳米粒子可以大幅度提高涂层的防腐蚀性能、机械强度与附着性能等。这类涂层通常由两种不同粒径的纳米粒子组成：粒径较小的有机聚倍半硅氧烷纳米粒子和粒径较大的SiO

发明内容

为了克服纳米SiO

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

一种含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

步骤一：

采用蒸馏方法提纯含环氧基硅烷与含胺基硅烷，向乙醇中加入3A分子筛振荡1h，然后蒸馏即得无水乙醇；将环氧基硅烷、含氨基硅烷和乙醇依次按比例加入带盖试剂瓶中，搅拌均匀，瓶内充入惰性气体，试剂瓶转移至烘箱中，升温至60℃，一段时间后，环氧与氨基充分发生开环反应即得含羟基桥连硅烷乙醇溶液；

步骤二：

采用蒸馏方法提纯正硅酸乙酯或正硅酸甲酯，向带盖试剂瓶中依次按比例加入溶剂乙醇，催化剂氨水；搅拌均匀，将上述体系转移至恒温恒湿箱中，制备得到纳米SiO

步骤三：

向步骤二得到的纳米SiO

步骤四：

向步骤一中得到的含羟基桥连硅烷乙醇溶液中加入0.05-0.5份的步骤三中得到的含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

步骤五：

将步骤四得到的含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

所述步骤一中环氧基硅烷与含氨基硅烷摩尔比1-3:1，两种硅烷与乙醇体积比为1:0.5-1。

所述步骤二中恒温恒湿箱中控制反应环境的温度为25-30℃，相对湿度为40-80％RH，反应5-72h。

所述步骤三中恒温恒湿箱中控制反应环境温度为25-30℃，相对湿度为40-80％RH，反应4-168h。

所述步骤四中恒温恒湿箱中控制反应环境温度为25-30℃，相对湿度为40-80％RH，反应1-7h。

所述步骤二中前驱体正硅酸乙酯或正硅酸甲酯、乙醇和氨水的体积比为1:15-52.5:0.65-2.45。

所述步骤一中的环氧基硅烷为环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、[8-(环氧丙基氧)-正辛基]三甲氧基硅烷、[8-(环氧丙基氧)-正辛基]三乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二乙氧基硅烷、(3-环氧乙基甲氧基丙基)三甲氧基硅烷、(3-环氧乙基甲氧基丙基)三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、二乙氧基甲基[(3-环氧乙烷基甲氧)丙基]硅烷、二甲氧基甲基[(3-环氧乙烷基甲氧)丙基]硅烷中的一种。

所述步骤一中的含氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺、N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺、双[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]胺和双[3-(三乙氧基硅烷基)丙基]胺中的一种。

本发明的有益效果：

本发明以Stóber法制备SiO

附图说明

图1为实施例二的制备的SiO

图2为实施例二的含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

采用蒸馏方法提纯环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺。向乙醇中加入3A分子筛振荡1h，然后蒸馏即得无水乙醇。将环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺和乙醇依次按比例加入带盖试剂瓶中，环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺摩尔比1:1，两种硅烷与乙醇体积比为1:0.5，搅拌均匀，瓶内充入惰性气体，试剂瓶转移至烘箱中，升温至60℃，96h，环氧与氨基充分发生开环反应即得含羟基桥连硅烷乙醇溶液；

采用蒸馏方法提纯正硅酸乙酯，向带盖试剂瓶中依次按比例加入溶剂乙醇，氨水，正硅酸乙酯、乙醇和氨水的体积比为1:15:0.65，搅拌均匀，将上述体系转移至恒温恒湿箱中，控制反应环境的温度为25℃，相对湿度为40％RH，反应5h，制备得到纳米SiO

向纳米SiO

向含羟基桥连硅烷乙醇溶液中加入0.05份的含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

将含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

实施例二

采用蒸馏方法提纯环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺。向乙醇中加入3A分子筛振荡1h，然后蒸馏即得无水乙醇。将环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺和乙醇依次按比例加入带盖试剂瓶中，环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺摩尔比3:1，两种硅烷与乙醇体积比为1:0.5，搅拌均匀，瓶内充入惰性气体，试剂瓶转移至烘箱中，升温至60℃，96h，环氧与氨基充分发生开环反应即得含羟基桥连硅烷乙醇溶液；

采用蒸馏方法提纯正硅酸乙酯，向带盖试剂瓶中依次按比例加入溶剂乙醇，氨水，正硅酸乙酯、乙醇和氨水的体积比为1:35:1.5，搅拌均匀，将上述体系转移至恒温恒湿箱中，控制反应环境的温度为25℃，相对湿度为65％RH，反应7h，制备得到纳米SiO

向纳米SiO

向含羟基桥连硅烷乙醇溶液中加入0.03份的含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

将含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

实施例三

采用蒸馏方法提纯环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺。向乙醇中加入3A分子筛振荡1h，然后蒸馏即得无水乙醇。将环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺和乙醇依次按比例加入带盖试剂瓶中，环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺摩尔比3:1，两种硅烷与乙醇体积比为1:0.5，搅拌均匀，瓶内充入惰性气体，试剂瓶转移至烘箱中，升温至60℃，96h，环氧与氨基充分发生开环反应即得含羟基桥连硅烷乙醇溶液；

采用蒸馏方法提纯正硅酸乙酯，向带盖试剂瓶中依次按比例加入溶剂乙醇，氨水，正硅酸乙酯、乙醇和氨水的体积比为1:35:1.5，搅拌均匀，将上述体系转移至恒温恒湿箱中，控制反应环境的温度为25℃，相对湿度为65％RH，反应7h，制备得到纳米SiO

向纳米SiO

向含羟基桥连硅烷乙醇溶液中加入0.045含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

将含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

实施例四

采用蒸馏方法提纯环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺。向乙醇中加入3A分子筛振荡1h，然后蒸馏即得无水乙醇。将环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺和乙醇依次按比例加入带盖试剂瓶中，环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺摩尔比3:1，两种硅烷与乙醇体积比为1:1，搅拌均匀，瓶内充入惰性气体，试剂瓶转移至烘箱中，升温至60℃，96h，环氧与氨基充分发生开环反应即得含羟基桥连硅烷乙醇溶液；

采用蒸馏方法提纯正硅酸乙酯，向带盖试剂瓶中依次按比例加入溶剂乙醇，氨水，正硅酸乙酯、乙醇和氨水的体积比为1:52.5:2.45，搅拌均匀，将上述体系转移至恒温恒湿箱中，控制反应环境的温度为30℃，相对湿度为80％RH，反应72h，制备得到纳米SiO

向纳米SiO

向含羟基桥连硅烷乙醇溶液中加入0.5份的含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

将含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

对比例一

采用蒸馏方法提纯环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺。向乙醇中加入3A分子筛振荡1h，然后蒸馏即得无水乙醇。将环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺和乙醇依次按比例加入带盖试剂瓶中，环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷与N-[3-(三乙氧基硅基)丙基]乙二胺摩尔比3:1，两种硅烷与乙醇体积比为1:0.5，搅拌均匀，瓶内充入惰性气体，试剂瓶转移至烘箱中，升温至60℃，96h，环氧与氨基充分发生开环反应即得含羟基桥连硅烷乙醇溶液；

采用蒸馏方法提纯正硅酸乙酯，向带盖试剂瓶中依次按比例加入溶剂乙醇，氨水，正硅酸乙酯、乙醇和氨水的体积比为1:35:1.5，搅拌均匀，将上述体系转移至恒温恒湿箱中，控制反应环境的温度为25℃，相对湿度为65％RH，反应7h，制备得到纳米SiO

向纳米SiO

向含羟基桥连硅烷乙醇溶液中加入0.015份的含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

将含羟基桥连聚倍半硅氧烷/SiO

涂层的防腐蚀性能如下：

从表中可以看出，实施例一、二、三和四的防腐蚀性能优于对比例一。由于对比例一中含羟基桥连硅烷改性的纳米SiO

如图1所示，实施例二中制备的SiO

如图2所示，SiO