CN103965778B - 常温固化高硬度有机-无机杂化涂料及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于杂化涂料技术领域，公开了一种可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料及其制备和使用方法。该涂料包括A组分和B组分，A组分为氨基改性有机-无机杂化溶胶，B组分为环氧改性有机-无机杂化溶胶。本发明在硅烷氧基水解缩合反应的基础上，利用环氧基团和氨基基团反应制成反应型双组分二氧化硅基有机-无机杂化涂料，结合无机的水解缩合和有机的化学反应完成涂料体系常温固化过程，所得涂料克服了现有涂料的易凝胶、贮存期较短等缺点，涂膜后，涂层性能优异，在低至1～50μm厚度下，即具有高硬度、高附着力、耐磨耐刮、抗腐蚀等多种特性功能，可广泛应用于建筑、电器电子工业、机械工业、家庭用品的各个领域。

Description

常温固化高硬度有机-无机杂化涂料及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于杂化涂料技术领域，特别涉及一种可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料及其制备和使用方法。

背景技术

有机-无机杂化材料是一种性能优异的复合材料，它是通过一定的物理和化学方法将有机相结合到无机网络中，并形成相互贯穿的有机无机网络；其中的有机相和无机相通过化学键(共价键和配位键)、氢键或者是范德华力在纳米水平上结合，且相分离尺寸不大于纳米级。有机-无机材料作为一种分散均匀的多相材料，有机相和无机相之间的界面面积非常大、界面相互作用强，这些结构特点使得有机-无机杂化材料比传统的复合材料有着明显的优势。它综合了有机聚合物和无机材料的优良特性，具有良好的力学性能、耐高温性能以及良好的柔韧性；此外，有机-无机杂化材料能够在分子水平控制物质的结构，使材料的性能产生丰富的变化，在机械、光学、电子、分离、催化、化学和生物等许多领域有着广泛的应用前景。

二氧化硅基有机-无机杂化材料是最近发展起来的一类高性能有机-无机杂化材料，它以二氧化硅为无机组分，通过强的化学键与有机相结合，从而提高材料整体的耐热性、抗氧化性、硬度等性能，由该杂化材料所制备的涂层致密度好，抗老化能力强，提高了材料的抗腐蚀能力，往往被用作为金属表面涂装，提高金属的耐腐蚀性能。目前，二氧化硅基有机-无机杂化材料主要通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)来制备，一般用金属烷氧化物Si(OR)_Z(OR是烷基，Z是金属的氧化数)作为先驱体，先驱体分子水解后产生活性的羟基，经过缩水或缩醇反应形成溶胶，它可以直接注入模具中成型，也可以采用浸涂法或旋涂法成膜。随着水解缩聚反应的进行，溶胶的粘度进一步增加，最后成为凝胶。凝胶经过陈化、干燥成为干凝胶。在溶胶-凝胶过程中，金属烷氧化物的活性、水解比例R(H₂O:Si)、溶剂、催化剂、反应温度等都将影响产物的结构和性能。

随着现代科学技术的发展，工业领域对各种材料的表面性能要求不断提高，特别对材料表面涂层的耐磨耐刮、耐腐特性的要求也越来越高。研究发现，杂化涂层的硬度和附着力直接影响到其耐磨耐刮特性；同时，材料涂层的硬度和附着力受到水解程度以及固化交联度等多方面的影响。目前，国内外对提高二氧化硅基有机-无机杂化材料涂层硬度和附着力的研究很多，但往往都是通过提高溶胶体系的水解度，并且采用中温或高温加热烘烤或紫外光固化等方式来获得较高硬度和附着力的杂化涂层，难以对大件进行表面处理，同时增加能耗，导致涂料施工不方便，限制其应用范围；并且所制备的杂化涂料流平性差，成膜不稳定，且产品容易凝胶,贮存期较短。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料。所述涂料能够实现常温固化，且涂层薄，在微米级厚度即可获得高硬度、高附着力、耐磨耐刮、抗腐蚀等多种特性功能，同时克服了杂化涂料容易凝胶，贮存期较短等缺点。

本发明另一目的在于提供一种上述可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料的制备方法。该制备方法是在硅烷氧基水解缩合反应的基础上，利用环氧基团和氨基基团进行反应制成了反应型双组分二氧化硅基有机-无机杂化涂料，即结合了无机部分的水解缩合和有机部分的化学反应完成涂料体系常温固化过程。

本发明的目的通过下述方案实现：

本发明提供的一种可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料，包括质量比为0.1:1～10:1的A组分和B组分，其中，A组分为氨基改性有机-无机杂化溶胶，B组分为环氧改性有机-无机杂化溶胶。

A组分由以下方法制备得到：

把氨基硅烷、杂化前驱体、有机溶剂和水在室温搅拌均匀，再加入酸性催化剂，加热回流反应，室温陈化，得到氨基改性有机-无机杂化溶胶。

以质量百分比计，反应体系中氨基硅烷含量为10～70％、杂化前驱体含量为0～50％、有机溶剂含量为30～80％、水含量为0.1～20％和酸性催化剂含量为0～2％。

为了更好地实现本发明，所述加热回流反应优选在40～60℃下冷凝回流1～3h。

为了更好地实现本发明，所述陈化的时间优选为8～48h。

为了更好地实现本发明，加入酸性催化剂前可调整反应体系温度为10～50℃。

B组分由以下方法制备得到：

把环氧硅烷、杂化前驱体、有机溶剂和水在室温搅拌均匀，再加入酸性催化剂，加热回流反应，室温陈化，得到环氧改性有机-无机杂化溶胶。

以质量百分比计，反应体系中环氧硅烷含量为10～70％、杂化前驱体含量为5～50％、有机溶剂含量为30～80％、水含量为1～40％和酸性催化剂含量为0.001～2％。

为了更好地实现本发明，所述加热回流反应优选在40～60℃下冷凝回流1～8h。

为了更好地实现本发明，所述陈化的时间优选为20～72h。

为了更好地实现本发明，加入酸性催化剂前可调整反应体系温度为10～60℃。

为了更好地实现本发明，所述的氨基硅烷为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和苯胺基甲基三乙氧基硅烷中的至少一种。

所述的环氧硅烷为2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。

所述的杂化前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、1,2-双三甲氧基硅基乙烷、1,2-双三乙氧基硅基乙烷、丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、脲丙基三甲氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

所述的酸性催化剂为有机酸、无机酸或路易斯酸。

优选地，所述的有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、乙二酸、丁二酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、水杨酸、乙酰水杨酸、对-氨基水杨酸、水杨酸甲酯、丙酮酸、乙酰乙酸和α-酮丁二酸中的至少一种。

优选地，所述的无机酸为硫酸、盐酸、硝酸、碳酸、硼酸和磷酸中的至少一种。

优选地，所述的路易斯酸为氯化铝、氯化铁和三氟化硼中的至少一种。

优选地，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、醋酸甲酯和醋酸乙酯中的至少一种。

本发明的可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料的制备方法，包括以下步骤：把质量比为0.1:1～10:1的A组分和B组分混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料。

本发明的可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料的使用：把可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料涂膜在基材上，常温固化1～24h，即得到网状的有机-无机杂化涂层。

根据涂膜基材的大小和形状，可采用不同的涂膜方法，如浸膜、喷涂、刷涂等。

优选地，所述网状的有机-无机杂化涂层的厚度可低至1～50μm。

本发明的可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料在常温下即可固化得到涂层，且涂层性能优异，在低至1～50μm厚度下，即具有高硬度、高附着力、耐磨耐刮、抗腐蚀等多种特性功能，且本发明的涂料克服了现有技术涂料的易凝胶、贮存期较短等缺点，可广泛应用于建筑、电器电子工业、机械工业、家庭用品的各个领域中。

本发明的机理为：

本发明在硅烷氧基水解缩合反应的基础上，利用环氧基团和氨基基团进行反应制成了反应型双组分二氧化硅基有机-无机杂化涂料，结合了无机部分的水解缩合和有机部分的化学反应完成涂料体系常温固化过程，且克服了现有技术涂料的易凝胶、贮存期较短等缺点，所得涂料涂膜后，涂层性能优异，在低至1～50μm厚度下，即具有高硬度、高附着力、耐磨耐刮、抗腐蚀等多种特性功能。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

1、本发明的可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料可实现常温固化，且获得的涂层在低厚度下即具有高硬度、高附着力、耐磨耐刮、耐黄变、抗老化等多种特性功能，同时克服了杂化涂料容易凝胶，贮存期较短等缺点。

2、本发明的可常温固化、高硬度、二氧化硅基有机-无机杂化涂料体系中不含苯类等有害溶剂，环保安全。

附图说明

图1为实施例1中A组合和B组合反应机理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷70g、正硅酸乙酯10g、乙醇70g和水5g，室温搅拌均匀；在10℃条件下，加入0.1g盐酸(37％)和2g水的混合液体，在60℃条件下，冷凝回流1h；然后在室温条件下陈化8h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷70g、正硅酸甲酯5g、二苯基二甲氧基硅烷5g、乙醇18g和水5g，室温搅拌均匀；在30℃条件下，加入0.5g盐酸(37％)和2g水的混合液体，在50℃条件下，冷凝回流1h；然后在室温条件下陈化20h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为8:7混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。其反应原理示意图如附图1所示。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铝合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：2μm；

干燥时间：表干≤4h，实干≤18h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：5H；

耐盐雾性：>200h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存8个月。

实施例2

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷10g、甲基三乙氧基硅烷5g、苯基三乙氧基硅烷2g、乙醇80g、丙醇5g和水5g，室温搅拌均匀；在40℃条件下，冷凝回流3h；然后在室温条件下陈化48h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷10g、正硅酸甲酯5g、异丙醇80g，室温搅拌均匀；在60℃条件下，加入0.003g盐酸(37％)和2.5g水的混合液体，在60℃条件下，冷凝回流8h；然后在室温条件下陈化72h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为1:10混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铝合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：6μm；

干燥时间：表干≤2h，实干≤20h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：4H；

耐盐雾性：>300h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存12个月。

实施例3

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷50g、正硅酸乙酯20g、甲基三甲氧基硅烷10g、甲醇80g和水0.1g，室温搅拌均匀；在30℃条件下，加入0.5g盐酸(37％)和2g水的混合液体，在50℃条件下，冷凝回流3h；然后在室温条件下陈化4h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷50g、正硅酸甲酯5g、1,2-双三乙氧基硅基乙烷28g、乙醇50g、正丁醇5g和水1g，室温搅拌均匀；在35℃条件下，加入0.5g磷酸(85％)和40g水的混合液体，在40℃条件下，冷凝回流8h；然后在室温条件下陈化20h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为10：1混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在镁合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：50μm；

干燥时间：表干≤4h，实干≤16h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：5H；

耐盐雾性：>500h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存6个月。

实施例4

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷40g、正硅酸乙酯20g、1,2-双三甲氧基硅基乙烷8g、异丙醇80g和水0.5g，室温搅拌均匀；在25℃条件下，加入0.5g硼酸，在50℃条件下，冷凝回流2.5h；然后在室温条件下陈化12h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷50g、正硅酸甲酯5g、丙基三甲氧基硅烷5g、乙醇38g、醋酸甲酯2g和水5g，室温搅拌均匀；在45℃条件下，加入0.05g氯化铁和2g水的混合液体，在50℃条件下，冷凝回流7h；然后在室温条件下陈化50h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为3：1混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铁片基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：20μm；

干燥时间：表干≤3h，实干≤12h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：5H；

耐盐雾性：>200h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存6个月。

实施例5

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷30g、二甲基二乙氧基硅烷3g、苯基三乙氧基硅烷2g、乙醇40g和水20g，室温搅拌均匀；在20℃条件下，在55℃条件下，冷凝回流1.5h；然后在室温条件下陈化8h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷50g、苯基三甲氧基硅烷15g、二苯基二乙氧基硅烷15g、乙醇20g、异丙醇80g，室温搅拌均匀；在30℃条件下，加入0.5g甲酸和2g水的混合液体，在55℃条件下，冷凝回流5h；然后在室温条件下陈化60h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为1：3混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铝合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：30μm；

干燥时间：表干≤3h，实干≤20h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：5H；

耐盐雾性：>600h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存4个月。

实施例6

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入苯胺基甲基三乙氧基硅烷50g、二甲基二甲氧基硅烷18g、苯基三乙氧基硅烷8g、乙醇60g和水0.5g，室温搅拌均匀；在45℃条件下，加入0.5g柠檬酸，在60℃条件下，冷凝回流3h；然后在室温条件下陈化40h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷50g、脲丙基三乙氧基硅烷50g、二苯基二甲氧基硅烷0.8g、醋酸乙酯80g和水0.001g，室温搅拌均匀；在55℃条件下，加入0.5g盐酸(37％)和0.8g水的混合液体，在60℃条件下，冷凝回流2h；然后在室温条件下陈化30h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为1：1混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铝合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：50μm；

干燥时间：表干≤2h，实干≤20h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：6H；

耐盐雾性：>400h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存8个月。

实施例7

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷30g、脲丙基三甲氧基硅烷10g、苯基三乙氧基硅烷80g、乙醇80g和水5g，室温搅拌均匀；在19℃条件下，加入0.5g苯甲酸和1g水的混合液体，在60℃条件下，冷凝回流3h；然后在室温条件下陈化38h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷50g、正硅酸甲酯5g、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷50g、乙醇80g和水0.002g，室温搅拌均匀；在49℃条件下，加入0.1g硼酸，在50℃条件下，冷凝回流4h；然后在室温条件下陈化70h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为5：1混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铜合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：10μm；

干燥时间：表干≤4h，实干≤24h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：4H；

耐盐雾性：>250h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存10个月。

实施例8

(1)A组分氨基改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷50g、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷10g、苯基三乙氧基硅烷20g、乙醇100g和水0.5g，室温搅拌均匀；在30℃条件下，加入0.1g氯化铝和2g水的混合液体，在60℃条件下，冷凝回流3h；然后在室温条件下陈化38h，即得氨基改性有机-无机杂化溶胶；

(2)B组分环氧改性有机-无机杂化溶胶：在反应器中加入γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷20g、1,2-双三乙氧基硅基乙烷15g、正硅酸甲酯18g、乙醇50g和水0.5g，室温搅拌均匀；在30℃条件下，加入0.1g氯化铝和2g水的混合液体，在50℃条件下，冷凝回流5h；然后在室温条件下陈化60h，即得环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组份和B组份按重量比为1：5混合，搅拌均匀，即配置成可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料。将配置好的可常温固化的双组分有机-无机杂化涂料喷涂在铝合金基材表面，常温干燥，形成杂化涂层。

测试结果：

涂层厚度：25μm；

干燥时间：表干≤4h，实干≤24h；

涂层附着力(按照GB/T9286-1998进行)：0级；

铅笔硬度(按照GB/T6739-2006进行)：6H；

耐盐雾性：>500h

储存稳定性：A组分，B组分在未混合前，可常温储存8个月。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种常温固化高硬度有机-无机杂化涂料，其特征在于：包括质量比为0.1:1～10:1的A组分和B组分，其中，A组分为氨基改性有机-无机杂化溶胶，B组分为环氧改性有机-无机杂化溶胶；

所述A组分由以下方法制备得到：把氨基硅烷、杂化前驱体、有机溶剂和水在室温搅拌均匀，再加入酸性催化剂，加热回流反应，室温陈化，得到氨基改性有机-无机杂化溶胶；

所述B组分由以下方法制备得到：把环氧硅烷、杂化前驱体、有机溶剂和水在室温搅拌均匀，再加入酸性催化剂，加热回流反应，室温陈化，得到环氧改性有机-无机杂化溶胶；

A组分制备反应体系中，以质量百分比计，所述氨基硅烷含量为10～70％，所述杂化前驱体含量为0～50％，所述有机溶剂含量为30～80％，所述水含量为0.1～20％，所述酸性催化剂含量为0～2％；所述加热回流反应指在40～60℃下冷凝回流1～3h；所述陈化的时间为8～48h；

B组分制备反应体系中，以质量百分比计，所述环氧硅烷含量为10～70％，所述杂化前驱体含量为5～50％，所述有机溶剂含量为30～80％，所述水含量为1～40％，所述酸性催化剂含量为0.001～2％；所述加热回流反应指在40～60℃下冷凝回流1～8h；所述陈化的时间为20～72h。

2.根据权利要求1所述的常温固化高硬度有机-无机杂化涂料，其特征在于：所述的氨基硅烷为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和苯胺基甲基三乙氧基硅烷中的至少一种；

所述的环氧硅烷为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、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种；

所述的杂化前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、1,2-双三甲氧基硅基乙烷、1,2-双三乙氧基硅基乙烷、丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、脲丙基三甲氧基硅烷、脲丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的常温固化高硬度有机-无机杂化涂料，其特征在于：所述的酸性催化剂为有机酸、无机酸或路易斯酸；所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、醋酸甲酯和醋酸乙酯中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的常温固化高硬度有机-无机杂化涂料，其特征在于：所述的有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、乙二酸、丁二酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、水杨酸、乙酰水杨酸、对-氨基水杨酸、水杨酸甲酯、丙酮酸、乙酰乙酸和α-酮丁二酸中的至少一种；

所述的无机酸为硫酸、盐酸、硝酸、碳酸、硼酸和磷酸中的至少一种；

所述的路易斯酸为氯化铝、氯化铁和三氟化硼中的至少一种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的常温固化高硬度有机-无机杂化涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：把质量比为0.1:1～10:1的A组分和B组分混合，搅拌均匀，即得到常温固化高硬度有机-无机杂化涂料。

6.根据权利要求1～4任一项所述的常温固化高硬度有机-无机杂化涂料的使用方法，其特征在于：把常温固化高硬度有机-无机杂化涂料涂膜在基材上，常温固化1～24h，即得到网状的有机-无机杂化涂层。

7.根据权利要求6所述的常温固化高硬度有机-无机杂化涂料的使用方法，其特征在于：所述网状的有机-无机杂化涂层的厚度为1～50μm。