[发明专利]一种有机硅钛涂层材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂层材料，特别是一种有机硅钛涂层材料的制备方法。

背景技术

常用的工程防水材料包括化学底涂材料，堤坝防渗透剂等。化学底涂材料又称之为底漆， 施工之前涂覆在基材表面，固化后能形成一层无色透明漆膜的聚合物材料。这种固化后的薄 膜的粘结性能优于普通胶与基材本身，能在一定程度上加强胶与基材本体之间的粘结能力。 通常使用的化学底涂材料为聚脲，是一种基于聚氨酯双组份涂料发展起来的新型材料，已广 泛应用在防水、防腐等领域。由于聚脲凝胶时间短，表干速度快，因此可以快速施工，便捷 使用，正是由于过快的表干，导致底涂剂与基材的湿润不够，引起附着力下降，因此严重缩 短了其生命周期。堤坝防渗透剂也叫抗渗剂，是一种具有较长分支网状，呈乱向分布立体结 构的高分子有机硅聚合物，这种有机硅聚合物主要分布在混泥土或者砂浆层，并能与空气中 的二氧化碳和水进行反应生成了一种能完全堵住毛细孔隙，增强水泥混泥土憎水性的有机硅 物质，从而提高了水泥的抗渗透能力。最早的有机硅抗渗防水材料是甲基硅氧烷醇盐，它在 干燥过程中缓慢吸收大气中的二氧化碳，使该醇钠的水解平衡向着生成硅醇的方向移动，随 后新生的硅醇羟基与墙体基底上的硅羟基或铝羟基发生缩合反应而偶联胶结，或者与另一新 生硅醇的羟基缩合而交联固化，形成疏水膜。由于该反应持续的时间很长，水解反应又不易 完全进行，所以在经受雨水浸打或冻融后，未偶联和未交联的那部分涂料就会脱离墙面或涂 层，逐步失去防水作用。海洋混泥土是一种采用优质混泥土矿物掺和料和新型高效减水剂， 配以粗细骨料，形成的一种高密度，低缺陷，高耐久的混泥土材料。海洋中腐蚀物质较为复 杂，而其中氯离子是影响混泥土耐久性的最主要因素，而控制氯离子侵蚀速度是延长混泥土 寿命的关键。由于混泥土工程长期受到氯离子的侵蚀，加之海洋气候和环境介质腐蚀的影响， 导致混泥土中钢筋锈蚀现象异常严重，混泥土结构发生破坏，从而削弱了抗腐蚀能力，大大 缩短了海洋混泥土的使用寿命。所以，对混泥土的表面涂膜处理，减慢氯离子侵蚀速度是延 长海工混泥土使用寿命的最重要方法之一。常用的混泥土表面涂覆材料是聚氨酯，由于聚氨 酯涂层韧性较差，抗冲击能力不强，较易老化，粘结强度小，遇水而易脱落，因此缩短了海 工混凝土的使用寿命。

基于上述研究背景，无论是化学底涂、堤坝抗渗剂还是海洋混泥土防浸泡涂层，三者之 间的吸附理论都属于范德华力或者氢键作用，二者之间的作用力在水的长期浸泡，冲刷和腐 蚀下会大大削弱基材与涂膜之间的分子间作用力，严重影响其保护作用。

因此，本发明的新型有机硅钛涂层材料是一种在胶涂覆之前粘在基材表面，粘度较小， 易于施工，能形成无色透明薄膜的硅氧烷高分子结构物质，除了具有上述传统工程材料的优 点之外，还很大程度上弥补了传统材料作用力的不足。由于发明的新型有机硅钛涂层材料结 构上有较多的羟基，因此能与无机材料表面硅羟基或铝羟基之间形成众多的化学交联点，生 成大量强烈的化学键；同时，有机硅高分子另一端化学有机基团又能与较多有机保护涂层结 合形成化学键，进一步增强了基材与涂层之间的结合能力，对基材起到强烈的保护作用。本 发明的新型有机硅钛涂层材料具有较好施工的粘度，润湿性能好，使用期强，粘结力大，其 中最显著的优点在于在极端条件(沸水100℃)长期浸泡下，具有较好的粘结强度，耐水浸泡 而不易脱落。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有化学涂层材料性能的不足，提供一种新型有机 硅钛涂层材料的制备方法，该方法是先让硅烷偶联剂水解，改性钛酸脂类物质，进行脱水缩 合，再以二元胺作为扩链剂对其部分性能进行改性，最终制备出了有良好润湿性能，优异粘 结能力和防沸水浸泡的新型有机硅钛涂层材料。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的有机硅钛涂层材料的制备方法，是以钛酸酯为基体，硅烷偶联剂为改性剂， 在胺类链增长扩链剂作用下，来制备有机硅钛涂层材料，具体是：

(1)通过水解法制备钛酸醇类水解产物：

取作为钛酸酯类化合物的有机溶剂30-50重量份，取蒸馏水80-100重量份，保持温度在 30-50℃，恒温保持2-3h，得到钛酸醇类水解产物，其为钛酸酯聚钛氧烷结构；

(2)通过水解法制备硅烷偶联剂硅醇水解产物：