[发明专利]有机-无机杂化硅烷金属水性防腐涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机-无机杂化硅烷化防腐的水性涂料，具体地说，涉及一种有机-无机杂化硅烷金属水性防腐涂料及其制备方法。

背景技术

纳米硅烷化金属表面处理技术与工艺是一种发展迅猛的新型金属表面前处理技术，国外已具有较高的工业化应用水平，能够满足汽车、家电等行业的使用要求。它具有综合处理成本较低，与电泳涂料、粉末涂料、溶剂型涂料等的配套性好的特点。根据试验证明，纳米硅烷处理剂可以用于钢铁及合金，铝及合金，锌及合金，镁及合金等各种金属材料的表面防锈涂饰前处理，并可以与相关的后续有机涂料配套。硅烷处理的综合使用成本低于传统磷化金属表面前处理。由于硅烷处理无磷，无渣，无废水处理，常温、节约能源，减少了设备投资及运行成本。可在现有的磷化生产线的基础上，更换槽液即可投入生产。

虽然我国硅烷化表面处理工艺技术开发取得了一系列进展，但尚处于试验室阶段，虽少数公司和研究机构已掌握了某些方面的技术，但在工艺稳定性、润湿性、耐蚀性等综合性能方面，还存在着以下问题：1.稳定性不够。由于硅烷水解物不稳定，直接消解进行使用的工艺几乎不可能应用于大规模生产，因此研究稳定的硅烷处理剂对于大规模工业生产非常重要。2.润湿性欠佳。不同结构的硅烷水解物在金属表面的润湿性能有差异，润湿性能直接影响在金属表面所形成的硅烷膜的连续性和均匀性，3.在金属表面处理过程中，往往需要多种硅烷共同作用产生复合效果，以提高复合膜的耐蚀性及其他性能。另外在有机硅功能基团的选择中，还应考虑与后续涂层的结合力问题。就目前国内技术来说，不是很成熟，尤其是有机功能团的选择上，还有很多不足之处。

如中国专利200710093211公开了一种双组分金属重防腐水性工业涂料，尤其涉及一种由金属颜填料、树脂、水、助剂组成的金属保护屏障乳化聚合物和硅烷聚合物及固化剂经过乳液聚合而成，其中硅烷聚合物是由双－（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，该发明的硅烷聚合物具有克服硅烷聚合时产生凝胶缺陷的性能，还将与由金属的颜填料、树脂、水、助剂组成的金属保护屏障乳化聚合物组成分子间的互穿网络结构，从而组成了防腐性能优异的金属重防腐水性工业涂料，这种硅烷聚合物金属重防腐水性工业涂料也是一种低VOC含量和对环境友好的用于金属基材表面的非溶剂型重防腐工业涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机-无机杂化硅烷金属水性防腐涂料及其制备方法，是针对目前的实际情况，采用了纳米有机-无机杂化溶胶和锆溶胶的复合溶胶。借助多种功能团之间的相互配合，弥补单一硅烷成分在综合性能方面的欠缺，解决目前硅烷化表面处理技术在工业化应用上出现的问题。

本发明解决其技术问题的采用的技术方案为：

一种有机-无机杂化硅烷金属水性防腐涂料，其组成原料各组分的重量份数为：

一种有机-无机杂化硅烷金属水性防腐涂料主要是按照上述配比及下述方法制得，包括以下步骤：

1、把烷氧基正硅酸酯、乙醇加入水中，搅拌均匀，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，搅拌均匀后，形成混合物B；

3、将混合物B用氢氧化钠溶液调节pH值到8-10，升温到30-50℃，密封搅拌不小于2小时，制得硅溶胶C；

4、将ZrOCl₂·8H₂O、乙酰丙酮、乙醇、水按比例混合均匀，在室温下搅拌2小时，制成锆溶胶D；

5、将上述硅溶胶C和锆溶胶D按比例混合，加入聚乙烯醇（PVA）溶液，搅拌均匀即得金属硅烷化防腐涂料。

硅烷化金属防腐涂料，传统是将有机物掺入到溶胶-凝胶基质中制备金属硅烷化防腐涂料。这种方法首先使金属醇盐水解，在对水解产物进行胶溶而制得溶胶，或者对通过无机盐而得到的溶液进行胶溶而得到溶胶，之后选择共溶剂，使溶胶与聚合物在共溶剂中共混，或者将聚合物浸渍于已制备的溶胶中，而制得金属硅烷化防腐涂料。这种方法制得的复合物只是简单的包埋，而两种组分之间无化学键的连接。因而该涂料具有稳定性不够，附着力差，防腐性能差的缺陷。

本发明与现有技术相比，其积极效果是：