CN101643906A - 一种含钛有机—无机杂化纳米防腐保护膜 - Google Patents
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Abstract
一种含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜，是按下述原料配比及方法制得：1.利用溶胶-凝胶法水解缩合乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，合成稳定的含有二氧化钛的倍半硅氧烷。合成条件：四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度为25～70℃；2.向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；据着膜物的大小可采用浸涂、喷涂、刷涂法，固化后可形成网状含钛保护膜。有超防酸、碱、盐、水、烟雾、电化学腐蚀等功能，用于金属、工艺品、高档家具等表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要用于金属表面、工艺品及高档家具表面的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜，属于化工领域。
背景技术
传统纳米复合材料不仅合成工艺过程复杂，而且纳米颗粒在体系中有团聚现象，分散度较差等不足，致使由其制备的保护膜、防腐性能较差。近年来，含钛有机-无机杂化纳米材料已成为国内外复合材料研究领域的热点，被国外称为新一代主导材料，由于该材料的优异的结构，克服了传统纳米复合材料的不足，成为目前防腐保护膜的首选。
发明内容
本发明的目的是针对现有保护膜防止各类腐蚀性能较差和不足，向人们提供一种性能好、制作工艺简单、具有超防酸、碱、盐、水、烟雾、电化学腐蚀等功能的保护膜。可应用于军民用航天航海精密设备、仪器、仪表、汽车外壳、文物、高级艺术品、高档家具等。
该保护膜是按照下述原料配比及方法制得：第一步，利用溶胶-凝胶法水解缩合乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝5～20％(重量比)，合成稳定的含二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷溶胶液，以下称含钛倍半硅氧烷；此步合成条件：稀释溶剂为四氢呋喃，四氢呋喃∶乙烯基三甲氧基硅烷＝3∶1(重量比)；催化剂用甲酸HCOOH和水H2O，HCOOH∶乙烯基三甲氧基硅烷＝3～6(摩尔比)，H2O∶乙烯基三甲氧基硅烷＝0.10～3(摩尔比)；合成温度为25～70℃；以上过程为水解缩合法。
第二步，向反应产物含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；根据着膜物的大小形状，采用浸涂、刷涂或喷涂的涂膜法；着膜后，在80～150℃温度条件下，固化1～24小时，即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
本发明的特点在于该保护膜的配方科学，合成方法简单，具有良好的防腐、保护及装饰作用，可适用于军民、高科技等多项领域，利用现有简单化工设备即可投产，成本低，易于推广。
具体实施方式
实施例1：适用于小型物体，采用浸涂法。
第一步，用四氢呋喃稀释乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝20％(重量比)，四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度在30℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到650时，停止反应。此时合成了含有二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷，以下称含钛倍半硅氧烷。以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法。
第二步，向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释溶剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；把小型物体浸入钛倍半硅氧烷/四氢呋喃/过氧化苯甲酰溶液体系进行浸涂成膜，浸入/浸出速度为27cm/min；加温固化，固化温度和时间：首先80℃固化4小时，然后120℃固化2小时，最后150℃固化1小时，固化后即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
实施例2：适用于中型物体，采用刷涂法。
第一步，用四氢呋喃稀释乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝20％(重量比)，四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度在30℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到650时，停止反应。此时合成了含有二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷，以下称含钛倍半硅氧烷。以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法。
第二步，向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释溶剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；对中型物体进行刷涂，刷涂后加温固化，固化温度和时间：首先80℃固化12小时，然后120℃固化1小时，固化后即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
实施例3：适用于大型物体，采用喷涂法。
第一步，用四氢呋喃稀释乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝20％(重量比)，四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度在30℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到650时，停止反应。此时合成了含有二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷，以下称含钛倍半硅氧烷。以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法。
第二步，向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释溶剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；对大型物体进行喷涂，第一次喷涂后，室温固化4小时；第二次喷涂后加温固化，固化温度和时间：首先80℃固化12小时，然后120℃固化1小时，固化后即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
Claims (4)
1.一种含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜，其特征在于：该保护膜是按照下述原料配比及方法制得：第一步，利用溶胶-凝胶法水解缩合乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝5～20％(重量比)，合成稳定的含二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷溶胶液，以下称含钛倍半硅氧烷；此步合成条件：稀释溶剂为四氢呋喃，四氢呋喃∶乙烯基三甲氧基硅烷＝3∶1(重量比)；催化剂用甲酸HCOOH和水H2O，HCOOH∶乙烯基三甲氧基硅烷＝3～6(摩尔比)，H2O∶乙烯基三甲氧基硅烷＝0.10～3(摩尔比)；合成温度为25～70℃；以上过程为水解缩合法；
第二步，向反应产物含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；根据着膜物的大小形状，采用浸涂、刷涂或喷涂的涂膜法；着膜后，在80～150℃温度条件下，固化1～24小时，即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
2.根据权利要求1所述的一种含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜，其特征在于：该保护膜用于小型物体，采用浸涂法：
第一步，用四氢呋喃稀释乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝20％(重量比)，四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度在30℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到650时，停止反应，此时合成了含有二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷，以下称含钛倍半硅氧烷，以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法；
第二步，向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释溶剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；把小型物体浸入钛倍半硅氧烷/四氢呋喃/过氧化苯甲酰溶液体系进行浸涂成膜，浸入/浸出速度为27cm/min；加温固化，固化温度和时间：首先80℃固化4小时，然后120℃固化2小时，最后150℃固化1小时，固化后即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
3.根据权利要求1所述的一种含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜，其特征在于：该保护膜用于中型物体，采用刷涂法：
第一步，用四氢呋喃稀释乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝20％(重量比)，四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度在30℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到650时，停止反应，此时合成了含有二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷，以下称含钛倍半硅氧烷，以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法；
第二步，向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释溶剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；对中型物体进行刷涂，刷涂后加温固化，固化温度和时间：首先80℃固化12小时，然后120℃固化1小时，固化后即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
4.根据权利要求1所述的一种含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜，其特征在于：该保护膜用于大型物体，采用喷涂法：
第一步，用四氢呋喃稀释乙烯基三甲氧基硅烷与钛酸四丁脂的混合物，钛酸四丁脂/乙烯基三甲氧基硅烷＝20％(重量比)，四氢呋喃∶混合物＝3∶1(重量比)；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1(摩尔比)，H2O∶Si＝3∶1(摩尔比)；合成温度在30℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到650时，停止反应，此时合成了含有二氧化钛的乙烯基倍半硅氧烷，以下称含钛倍半硅氧烷，以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法；
第二步，向含钛倍半硅氧烷中加入引发剂过氧化苯甲酰和稀释溶剂四氢呋喃，过氧化苯甲酰∶乙烯基三甲氧基硅烷＝1∶2(摩尔比)，四氢呋喃∶含钛倍半硅氧烷＝5～20∶1(重量比)；对大型物体进行喷涂，第一次喷涂后，室温固化4小时；第二次喷涂后加温固化，固化温度和时间：首先80℃固化12小时，然后120℃固化1小时，固化后即可形成网状的含钛有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
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