[发明专利]一种有机硅氧烷-异丙醇铝复合涂料及其制备方法与应用

说明书

一种有机硅氧烷‑异丙醇铝复合涂料及其制备方法与应用，属于复合涂料制备技术领域。具体制备过程如下：将异丙醇铝、γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解产物和去离子水在密闭容器中80℃搅拌13h得到混合物A；向制得的混合物A中加入正硅酸乙酯水解产物，室温下搅拌均匀，即得所述有机硅氧烷‑异丙醇铝复合涂料。本发明所述制备方法采用的原料价格低廉(将市场售价为130元/kg的勃姆石改为市场售价为18元/kg的异丙醇铝)，并减少了有机溶剂的使用，大大降低了生产成本；制备的涂料涂布于无机玻璃上，在110℃固化2h即可得到铅笔硬度为4H，附着力为2的透明涂膜，性能优异。

技术领域

本发明属于复合涂料制备技术领域，具体涉及一种有机硅氧烷-异丙醇铝复合涂料及其制备方法与应用。

背景技术

基于光学方面的应用要求，在各种塑料及玻璃底材(如窗户、镜头等)上涂敷硬且透明的薄膜受到了广泛的注意。虽然已有采用有机材料来制造透明硬涂膜的报道，但他们的硬度(即抗划伤性)相对较差；而采用气相或者真空沉积作用得到的无机涂膜，虽然耐磨性很好，但黏度较差，容易开裂，且成本较高。因此，采用有机-无机杂化(纳米)复合材料来制作涂料被提了出来。

与由树脂、微米级填料和助剂组成的传统涂料相比，有机-无机复合涂料不仅可以更有效结合无机相和有机相的优点(有机相的柔韧性和无机相的抗磨损性、耐热性)，且由于协同效应还可以赋予涂料新的功能，目前已成为新型涂料开发的热点之一。

公布号为CN102015934A中国专利文献公开了一种纳米颗粒溶胶-凝胶复合杂化透明涂层材料，具体描述一种具有优异抗渗性的复合杂化涂层，其具有厚的高度透明硬涂层。所述杂化涂层是纳米颗粒在具有至少一种可水解硅烷和至少一种可水解金属氧化物前体的溶胶中的凝胶分散体，在一个实施方案中，复合杂化涂层通过分散体固化形成，所述分散体通过将勃姆石纳米片晶的悬浮液加入由四乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和四丁氧基钛在乙醇中水解制得的溶胶中而形成，可以用分散体涂覆塑料基材，且通过加热到低于150℃，分散体发生凝胶形成至少5μm的厚度。虽然制得的涂层性能优异，但是制备工艺中添加了有机溶剂，节能环保方面存有欠缺；原料成本较高(勃姆石价格目前市场售价130元/kg)；涂料热固化的温度及时间有待于进一步降低。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种有机硅氧烷-异丙醇铝复合涂料及其制备方法与应用，制备的涂料具有透明度高、硬度大、附着力强、热固化温度低及时间短等优点。

技术方案：一种有机硅氧烷-异丙醇铝复合涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一.将异丙醇铝(简称AIP，目前市场售价18元/kg)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解产物和去离子水在密闭容器中80℃搅拌13h得到混合物A；

步骤二.向制得的混合物A中加入正硅酸乙酯水解产物，室温下搅拌均匀，即得所述有机硅氧烷-异丙醇铝复合涂料。

作为优选，所述步骤一中γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解产物的制备过程如下：向带搅拌装置的容器中投入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水，室温搅拌至溶液无分层且澄清，即得γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解产物。

作为优选，所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和去离子水的质量比为100:28。

作为优选，所述步骤二中正硅酸乙酯水解产物制备过程如下：将正硅酸乙酯、水、乙醇和5wt.％硝酸溶液混合后室温条件下搅拌或静置至澄清即可。

作为优选，所述正硅酸乙酯、水、乙醇和5wt.％硝酸溶液的质量比为75∶100∶100/40∶6。

作为优选，所述步骤一中异丙醇铝、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷水解产物和去离子水的质量比为12.5:100:75。