CN109266058A - 一种水性无机纳米涂料的催化方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性无机纳米涂料的催化方法及使用方法，该方法包括：取偶联剂均匀搅拌后加入催化剂，然后将其加入到纳米氧化物溶胶中，搅拌后在35‑70℃下反应0.5‑5h，加水使得固含量为30％‑50％，冷却得液态水性无机纳米涂料，使用时，通过加热、氨基硅烷或氨基硅烷水解物的方式进行固化。所述水性无机纳米材料制备过程中无需酸碱调节pH，扩大了涂料应用范围；解决了涂料水溶性问题，增强了涂料稳定性。

Description

一种水性无机纳米涂料的催化方法及使用方法

技术领域

本发明涉及一种涂料的制备方法，特别涉及一种水性无机纳米涂料的催化方法及使用方法。

背景技术

在制备无机涂料过程中，常常加入硅烷作为偶联剂，技术人员常采用有机溶剂将其溶解。在我国大力提倡环保的政策下，有机溶剂溶解硅烷不仅在制备过程中造成环境污染，在使用过程中也会造成一定的污染，所以越来越多的人开始探索使用水为溶剂，制备无机涂料以减少污染。但硅烷通常不溶于水，在水中难以自发水解，需要调节混合液的pH以促进硅烷水解进而使之参与缩聚反应。硅烷在水中的溶解性限制了涂料制备过程的发展。溶剂中加入酸碱会促进硅烷的溶解，但得到涂料的酸碱性会限制涂料的应用。

发明专利CN 105229094B披露了一种包括官能团的丙烯酸类的无机复合涂层。这种无机复合涂层包含一种或多种促进硅烷水解的酸；至少一种硅醇前体；以及10-35重量％的具有含氮有机官能团的基于丙烯酸类的共聚物，基于除了水和溶剂的重量之外的溶胶-凝胶组合物的总重量，所述共聚物通过具有含氮有机官能团的单体与一种或多种单体共聚合而形成。此专利文件中，以弱酸为催化剂促进硅烷水解，避免了强酸给金属表面带来的腐蚀性影响，但依然没有消除酸对金属的腐蚀性影响，而只是起到减缓腐蚀的作用。发明专利申请CN 1712478A披露了一种纳米多功能复合薄膜及其制备方法。该复合薄膜的制备方法包括：将硅烷偶联剂和正硅酸乙酯分别在水、乙醇、水解催化剂的体系中水解，得到的水解溶液混合后，加入乙醇，在30-69℃缩合生成硅氧烷聚合物，然后依次加入纳米铁系氧化物颗粒和含氟表面活性剂，继续反应得到薄膜溶胶；将此薄膜溶胶采用常规方法在经表面前处理过的基材表面成膜、干燥，固化而得。此方法中的水解催化剂为盐酸、硝酸、硫酸、醋酸或氢氟酸。此方法制备得到的薄膜溶胶应用到高分子材料中，可以克服已有技术在高分子型材的原料中添加抗紫外线剂来提高耐老化性而存在成本太高、自身的光催化活性容易对型材和膜材料产生降解作用的缺陷。由于其使用酸为水解催化剂，所以硅烷在水中溶解度有一定的限制，且薄膜偏酸性限制了其应用的领域。

目前，我国还没有不使用酸碱调节剂调节pH促进硅烷水解的涂料制备方法，使得涂料在应用上受到限制，如何不使用酸碱调节的情况下催化硅烷水解制得性能较好的涂料依然是目前科研和技术人员面临的一个重要问题。

发明内容

为了解决现有技术中使用有机溶剂造成污染、使用酸碱调节剂调节pH而限制涂料的应用等问题，为了改善涂料的稳定性和水溶性，制备性能较好的涂料，本发明提供了一种水性无机纳米涂料的制备方法。

为了实现以上目的，本发明提供了一种水性无机纳米涂料的催化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)取催化剂加入至硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到纳米氧化物溶胶中，得混合物II；

3)混合物II反应得水性无机纳米涂料。

进一步地，其步骤包括：

1)取催化剂加入至硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到纳米氧化物溶胶中，搅拌5-30min后得混合物II；

3)将混合物II在35-70℃下反应0.5-5h后，加水使得固含量质量百分比为30％-50％，冷却，得水性无机纳米涂料。

进一步地，所述的催化方法其特征在于，原料组分质量百分比为：纳米氧化物溶胶1-80％；硅烷1-60％；催化剂0.01-30％；余量为水。

更进一步地，所述的催化方法其特征在于，原料组分质量百分比为：纳米氧化物溶胶15-60％；硅烷10-40％；催化剂5-20％；余量为水。

更进一步地，所述的催化方法其特征在于，原料组分质量百分比为：纳米氧化物溶胶20-45％；硅烷15-35％；催化剂10-18％；余量为水

更进一步地，所述硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或几种混合组成。

进一步地，所述的表面活性剂为季铵盐阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中一种或几种混合组成。

更进一步地，所述的季铵盐阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、己烷二烯丙基氯化铵、十二烷基二烯丙基氯化铵、十八烷基二烯丙基氯化铵、二烯丙基-N-羰丁氧甲基氯化铵、二烯丙基甲基苄基氯化铵、二烯丙基乙基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺烷基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、十四烷基-二甲基吡啶溴化铵、三烷基氯化铵、三十六烷基甲基氯化铵、三烷基(苄基)甲基氯化铵、脂肪胺聚氧乙烯醚甲基氯化铵、丙烯酸二乙氨基乙酯氯化铵、十六酸酰胺丙基三甲基氯化铵、十六酸酰胺丙基三甲基氯化铵、十八酸酰胺丙基二甲基二羟丙基氯化铵、二十二酸酰胺丙基二甲基二羟丙基氯化铵、2-(2-苯氧基甲氧基)乙基三甲基氯化铵、双八烷基-甲基苄基氯化铵、N,N,N-三羟乙基氯化铵、十二烷基二甲基苄铵亚氨基二甲叉膦酸、甲基丙烯酸2-(N,N-二甲基胺基)乙酯苄基氯化铵、喹啉苄基氯化铵、乙烯基吡咯烷酮及异丁烯酰胺丙基三甲基氯化铵、乙烯基吡咯烷酮及甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐共聚物、单(双)烷基(单、双)三季铵盐、(双)烷基聚氧乙烯基(单、双)三季铵盐、松香基(单、双)三季铵盐、失水山梨醇单脂肪酸酯(单、双)三季铵盐、聚氧乙烯基失水山梨醇单脂肪酸酯(单、双)三季铵盐、烷基多糖苷(单、双)三季铵盐、AC-211椰油酰胺季铵盐、聚醚改性有机硅季铵盐、烷基酰胺基丙基-N,N-二甲基-2,3-二羟丙基氯化铵、环氧丙基苯乙基二(十八酰胺乙基)氯化铵、聚乙烯亚胺季铵盐、单烷基(酚)乙氧基琥珀酸单酯季铵盐、半乳甘露糖羟丙氯化铵、双咪唑啉季铵盐、脂肪醇聚氧乙烯醚单季铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚季铵盐、失水山梨醇单脂肪酸酯聚氧乙烯醚季铵盐、聚氧乙烯基烷基季铵盐、聚氧乙烯基琥珀酸单酯季铵盐、聚氧乙烯基失水山梨醇单脂肪酸酯季铵盐、长链烷基双生季铵盐、长链烷基三生季铵盐、双长链烷基季铵盐、聚氧乙烯基烷基双生及三生季铵盐、司盘双生及三生季铵盐、吐温双生及三生季铵盐、烷基多苷双生及三生季铵盐、天然松香基双生及三生季铵盐、酯基阳离子季铵盐、烷基多糖苷类季铵盐、蔗糖单脂肪酸酯季铵盐、松香酯基季铵盐、纤维素醚基季铵盐、淀粉醚基季铵盐、瓜耳胶醚基季铵盐、氨基酸酯基季铵盐中一种或几种混合组成。

更进一步地，所述的阴离子表面活性剂为羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸(酯)盐型和磷酸(酯)盐中至少一种；包括但不限于：对甲基苯乙烯磺酸钠、二壬基萘磺酸钡、烃萘磺酸盐、椰油酰基甲基牛磺酸钠、硬脂酸甲酯磺酸钠、磺化蓖麻油钠盐、十二烷基二苯醚二磺酸二钠、三环癸醇磺酸钠、3-氯-2-羟基丙磺酸钠、C12～C16仲醇磺酸钠、琥珀酸二(2-甲基戊酯)磺酸钠、琥珀酸单十八酰胺磺酸钠、烷基磺化琥珀酸单酯二钠盐、月桂醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、月桂醇聚氧丙烯醚琥珀酸酯磺酸钠、松香酸聚氧乙烯酯磺基琥珀酸单酯盐、十一烯基单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸二钠、脂肪酸(油酸)单乙醇酰胺磺基琥珀酸酯、石油环烷酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠盐、N-己烷基琥珀酸酰胺磺酸钠、蓖麻油磺基琥珀酸酯盐、APG磺基琥珀酸单酯盐、磺基硬脂酸聚乙二醇双酯钠、双[(2-羟基-3-磺酸钠基-5-甲基)苯十二酮]乙二亚胺、磺基琥珀酸双十八油酯钠、木质素磺酸盐、淀粉基多元醇酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、淀粉硫酸酯、松香基聚乙二醇硫酸酯钠盐、单硬脂酸甘油硫酸钠、椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯、籽油酸单乙醇酰胺-聚氧乙烯酸硫酸钠、异辛醇硫酸酯、环烷酸硫酸钙、二-(2-乙基己基)磷酸酯、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯、异辛醇磷酸酯、磷酸二长链烷基酯、烷基磷酸酯(油剂单体型)、磷酸辛酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸钠、异辛醇醚类磷酸酯、异构醇聚醚类磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸钠、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异辛醇磷酸单双酯烷基磷酸酯羟乙基醚、烷氧基磷酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚磷酸钠、月桂酸单乙醇酰胺磷酸酯、多氨基多醚基亚甲基膦酸、马来酸酐-丙烯酸-氮川三甲基膦酸、己二酸聚氧乙烯醚磷酸酯、烯丙醇醚/辛基酚醚磷酸酯、单油酸聚乙二醇磷酸酯、淀粉磷酸酯、二烷基磷酸酯、甘聚糖磷酸酯中至少一种。

更进一步地，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、脂肪酸乙二醇酯、单脂肪酸甘油酯、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸单乙醇酰胺、氧化胺和烷基多苷、十八酸异丙酯、聚氧乙烯正辛酸酯、聚氧乙烯甘油醚、仲醇聚氧乙烯醚、异构十三烷醇醚、辛基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚马来酸单酯、松香胺聚氧乙烯醚、N,N-双(2-羟基乙基)烷基胺、酶法棕榈酸异辛酯、聚乙二醇辛基苯基醚中至少一种。

进一步地，所述步骤2)中纳米氧化物溶胶为酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、纳米二氧化硅分散液、酸性铝溶胶、纳米氧化铝分散液、酸性锆溶胶以及纳米氧化锆分散液、纳米钛溶胶、纳米二氧化钛分散液、纳米氧化锌分散液中一种或几种混合组成。

更进一步地，所述纳米氧化物溶胶粒径1-160nm。

更进一步地，所述纳米氧化物溶胶粒径50-120nm。

更进一步地，所述纳米氧化物溶胶粒径110nm。

更进一步地，所述纳米氧化物溶胶粒径pH值2-10。

更进一步地，所述纳米氧化物溶胶粒径pH值4-8。

更进一步地，所述纳米氧化物溶胶粒径pH值6。

更进一步地，所述催化方法，步骤包括：

1)取占质量百分比为0.01-30％的表面活性剂加入至占质量百分比为1-60％的硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为1-160nm、pH为2-10、占质量百分比为1-80％的纳米氧化物溶胶中，搅拌5-30min后得混合物II；

3)将混合物II在35-70℃下反应0.5-5h后，加水使得固含量质量百分比为30％-50％，冷却，得液态涂料；

4)将液态涂料通过氨基硅烷水解物固化的方式固化，得到水性无机纳米涂料。

更进一步地，所述催化方法，步骤包括：

1)取占质量百分比为1-20％的表面活性剂加入至占质量百分比为10-50％的硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为1-160nm、pH为2-10、占质量百分比为10-50％的纳米氧化物溶胶中，搅拌5-30min后得混合物II；

3)将混合物II在35-70℃下反应0.5-5h后，加水使得固含量质量百分比为35％-50％，冷却，得液态涂料；

4)将液态涂料通过升温的方式固化，得到水性无机纳米涂料。

本申请还提供了通过该催化方法制备得到的涂料的使用方法。

将通过该催化方法得到的涂料，通过升温、氨基硅烷、氨基硅烷水解物固化的方式固化使用。

理论基础：

1.纳米级的理论基础

本申请的原料选择粒径为1-160nm的纳米级分子，纳米粒子存在量子尺寸效应，当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时，导致纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。本申请利用纳米材料的这种性质，选取合适的粒径尺寸，与其它成分互相作用，生产环保型、高硬度防火材料。

2.无机基料优点

硅溶胶作为基料可以增强涂料的硬度，提高其稳定性，但仅使用硅溶胶作为基料，会导致在成膜过程中体积收缩较大，涂膜易开裂等问题，与纳米二氧化硅分散液、酸性铝溶胶、纳米氧化铝分散液、酸性锆溶胶、纳米氧化锆分散液、纳米钛溶胶、纳米二氧化钛分散液和纳米氧化锌分散液中一种或几种以合适的配比配合使用，在其相互作用下，可以改善上述问题，得到成膜好，较高硬度的涂料。

本发明所述的水性无机纳米涂料与现有技术相比的优点在于：

1)制备过程中不需要添加酸碱调节剂来促进硅烷水解，利用表面活性剂促使硅烷水解避免了得到的涂料因酸碱度而限制了其应用。

2)在表面活性剂的催化作用下，制备得到的涂料水溶性较好。

3)制备得到的涂料稳定性较好。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚，但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1

一种水性无机纳米涂料的制备步骤为：

1)取占质量百分比为5％的十六烷基三甲基氯化铵加入至占质量百分比为40％的正硅酸甲酯中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为50nm、pH为4、占质量百分比为20％的中性硅溶胶中，搅拌5min后得混合物II；

3)将混合物II在35℃下反应4h后，加水使得固含量质量百分比为30％，冷却，得水性无机纳米涂料；

使用时，向液态涂料中加入占质量百分比为2％的氨基硅烷水解物，将液态涂料通过氨基硅烷水解物固化的方式固化。

实施例2

一种水性无机纳米涂料的制备步骤为：

1)取占质量百分比为20％的对甲基苯乙烯磺酸钠加入至占质量百分比为35％的乙烯基三乙氧基硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为120nm、pH为6、占质量百分比为45％的纳米氧化锌分散液中，搅拌30min后得混合物II；

3)将混合物II在70℃下反应5h后，加水使得固含量质量百分比为50％，冷却，得水性无机纳米涂料；

使用时，将液态涂料通过升温至80℃的方式固化。

实施例3

一种水性无机纳米涂料的制备步骤为：

1)取占质量百分比为10％的聚氧乙烯酰胺加入至占质量百分比为15％的正硅酸丙酯中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为110nm、pH为8、占质量百分比为60％的碱性硅溶胶溶胶中，搅拌15min后得混合物II；

3)将混合物II在40℃下反应2h后，加水使得固含量质量百分比为40％，冷却，得水性无机纳米涂料；

使用时，向液态涂料中加入占质量百分比为2％的氨基硅烷，将液态涂料通过氨基硅烷固化的方式固化。

实施例4

一种水性无机纳米涂料的制备步骤为：

1)取占质量百分比为18％的脂肪酸乙二醇酯加入至占质量百分比为10％的二苯基二甲氧基硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为100nm、pH为7、占质量百分比为15％的酸性铝溶胶中，搅拌20min后得混合物II；

3)将混合物II在50℃下反应2h后，加水使得固含量质量百分比为45％，冷却，得水性无机纳米涂料；

使用时，向液态涂料中加入占质量百分比为1％的氨基硅烷水解物，将液态涂料通过氨基硅烷水解物固化的方式固化。

实施例5

一种水性无机纳米涂料的制备步骤为：

1)取占质量百分比为20％的十二烷基硫酸钠加入至占质量百分比为40％的甲基三甲氧基硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为100nm、pH为8、占质量百分比为40％的酸性铝溶胶中，搅拌20min后得混合物II；

3)将混合物II在62℃下反应0.5h后，加水使得固含量质量百分比为37％，冷却，得水性无机纳米涂料；

使用时，将液态涂料通过升温至65℃的方式固化。

实施例6

一种水性无机纳米涂料的制备步骤为：

1)取占质量百分比为15％的喹啉苄基氯化铵加入至占质量百分比为15％的甲基三乙氧基硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为90nm、pH为6、占质量百分比为70％的纳米氧化锆分散液中，搅拌10min后得混合物II；

3)将混合物II在64℃下反应1.5h后，加水使得固含量质量百分比为36％，冷却，得水性无机纳米涂料；

使用时，向液态涂料中加入占质量百分比为1％的氨基硅烷，将液态涂料通过氨基硅烷固化的方式固化。

实施例7水溶性

水溶性检测标准：取一定质量的液态涂料，加入占涂料重量5倍的水，静止后观察其变化：涂料原外观为透亮液体，加水后，仍为原外观透亮液体，不会有沉淀析出变成混浊的乳浊液，60℃恒温放置240h，涂料不分层，涂膜光泽不变，然后再继续加入占原涂料重量比5倍的水，静置后涂料维持原透亮外观、无沉淀析出且涂膜光泽不变。继续加水静置，直至出现沉淀析出，则此时的加水量作为这批涂料的水溶性。经测试，实验结果如表1：

表1产品水溶性测试结果

经实验测试可知，本发明得到的涂料可与自身重量35倍的水混合，水溶性优异。

实施例8稳定性

按照GB/T6753.3-86涂料贮存稳定性试验方法对实施例1-6的产品进行稳定性测试。

按涂料产品的取样的规定，取出代表性试样，取三份试样装入规定的三个容器中，装样量以离罐顶15mm左右。将罐一试样称重，然后放入直温干操箱内，在(50±2)℃加速条件下贮存30d(相当于自然条件保存6个月)，罐二在(50±2)℃加速条件下贮存60d(相当于自然条件下保存12个月)，罐三在(50±2)℃加速条件下贮存90d(相当于自然条件下保存18个月)。贮存试验前将原始样检査各项原始性能，以便对照比较。

试样度存至规定期限后，首先开盖检査是否有结皮，容器腐蚀及腐败味等，按下列六个等级记分：10＝无，8＝很轻微，6＝轻微，4＝中等，2＝较严重，0＝严重。然后用一把漆用调刀对沉降程度进行检査，按下表2来评定沉降的性质和级别，按表3来评定黏度变化。

表2沉降性质评定

表3黏度性质评定

当两个指标评级均为6以上时，评定此产品经过一定时间保存后稳定性通过。

经过测试，实施例1-6的产品稳定性测试结果如表4：

表4罐一产品稳定性测试结果

由测定结果可知，本发明方法制备得到的产品可以稳定储存12个月，稳定性好。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若该改进和修饰，这些也将视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性无机纳米涂料的催化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)取催化剂加入至硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到纳米氧化物溶胶中，得混合物II；

3)混合物II反应得水性无机纳米涂料。

2.如权利要求1所述的催化方法，其特征在于，所述步骤3)为：将混合物II在35-70℃下反应0.5-5h后，加水使得固含量质量百分比为30％-50％，冷却，得水性无机纳米涂料。

3.如权利要求1所述的催化方法，其特征在于，所述原料组分质量百分比为：纳米氧化物溶胶1-80％；硅烷1-60％；催化剂0.01-30％；水余量。

4.如权利要求2所述的催化方法，其特征在于，所述的硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或几种混合组成。

5.如权利要求1所述的催化方法，其特征在于，步骤1)中催化剂为表面活性剂优选为季铵盐阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中一种或几种混合组成。

6.如权利要求5所述的催化方法，其特征在于，所述的季铵盐阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、己烷二烯丙基氯化铵、十二烷基二烯丙基氯化铵、十八烷基二烯丙基氯化铵、二烯丙基-N-羰丁氧甲基氯化铵、二烯丙基甲基苄基氯化铵、二烯丙基乙基苄基氯化铵、甲基丙烯酰胺烷基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基羟乙基氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵、十四烷基-二甲基吡啶溴化铵、三烷基氯化铵、三十六烷基甲基氯化铵、三烷基(苄基)甲基氯化铵、脂肪胺聚氧乙烯醚甲基氯化铵、丙烯酸二乙氨基乙酯氯化铵、十六酸酰胺丙基三甲基氯化铵、十六酸酰胺丙基三甲基氯化铵、十八酸酰胺丙基二甲基二羟丙基氯化铵、二十二酸酰胺丙基二甲基二羟丙基氯化铵、2-(2-苯氧基甲氧基)乙基三甲基氯化铵、双八烷基-甲基苄基氯化铵、N,N,N-三羟乙基氯化铵、十二烷基二甲基苄铵亚氨基二甲叉膦酸、甲基丙烯酸2-(N,N-二甲基胺基)乙酯苄基氯化铵、喹啉苄基氯化铵、乙烯基吡咯烷酮及异丁烯酰胺丙基三甲基氯化铵、乙烯基吡咯烷酮及甲基丙烯酸二甲氨基乙酯季铵盐共聚物、单(双)烷基(单、双)三季铵盐、(双)烷基聚氧乙烯基(单、双)三季铵盐、松香基(单、双)三季铵盐、失水山梨醇单脂肪酸酯(单、双)三季铵盐、聚氧乙烯基失水山梨醇单脂肪酸酯(单、双)三季铵盐、烷基多糖苷(单、双)三季铵盐、AC-211椰油酰胺季铵盐、聚醚改性有机硅季铵盐、烷基酰胺基丙基-N,N-二甲基-2,3-二羟丙基氯化铵、环氧丙基苯乙基二(十八酰胺乙基)氯化铵、聚乙烯亚胺季铵盐、单烷基(酚)乙氧基琥珀酸单酯季铵盐、半乳甘露糖羟丙氯化铵、双咪唑啉季铵盐、脂肪醇聚氧乙烯醚单季铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚季铵盐、失水山梨醇单脂肪酸酯聚氧乙烯醚季铵盐、聚氧乙烯基烷基季铵盐、聚氧乙烯基琥珀酸单酯季铵盐、聚氧乙烯基失水山梨醇单脂肪酸酯季铵盐、长链烷基双生季铵盐、长链烷基三生季铵盐、双长链烷基季铵盐、聚氧乙烯基烷基双生及三生季铵盐、司盘双生及三生季铵盐、吐温双生及三生季铵盐、烷基多苷双生及三生季铵盐、天然松香基双生及三生季铵盐、酯基阳离子季铵盐、烷基多糖苷类季铵盐、蔗糖单脂肪酸酯季铵盐、松香酯基季铵盐、纤维素醚基季铵盐、淀粉醚基季铵盐、瓜耳胶醚基季铵盐、氨基酸酯基季铵盐中一种或几种混合组成；

所述的阴离子表面活性剂为羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸(酯)盐型和磷酸(酯)盐中至少一种；包括但不限于：对甲基苯乙烯磺酸钠、二壬基萘磺酸钡、烃萘磺酸盐、椰油酰基甲基牛磺酸钠、硬脂酸甲酯磺酸钠、磺化蓖麻油钠盐、十二烷基二苯醚二磺酸二钠、三环癸醇磺酸钠、3-氯-2-羟基丙磺酸钠、C₁₂-C₁₆仲醇磺酸钠、琥珀酸二(2-甲基戊酯)磺酸钠、琥珀酸单十八酰胺磺酸钠、烷基磺化琥珀酸单酯二钠盐、月桂醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、月桂醇聚氧丙烯醚琥珀酸酯磺酸钠、松香酸聚氧乙烯酯磺基琥珀酸单酯盐、十一烯基单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸二钠、脂肪酸(油酸)单乙醇酰胺磺基琥珀酸酯、石油环烷酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠盐、N-己烷基琥珀酸酰胺磺酸钠、蓖麻油磺基琥珀酸酯盐、APG磺基琥珀酸单酯盐、磺基硬脂酸聚乙二醇双酯钠、双[(2-羟基-3-磺酸钠基-5-甲基)苯十二酮]乙二亚胺、磺基琥珀酸双十八油酯钠、木质素磺酸盐、淀粉基多元醇酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、淀粉硫酸酯、松香基聚乙二醇硫酸酯钠盐、单硬脂酸甘油硫酸钠、椰油酸单乙醇酰胺硫酸酯、籽油酸单乙醇酰胺-聚氧乙烯酸硫酸钠、异辛醇硫酸酯、环烷酸硫酸钙、二-(2-乙基己基)磷酸酯、2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯、异辛醇磷酸酯、磷酸二长链烷基酯、烷基磷酸酯、磷酸辛酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸钠、异辛醇醚类磷酸酯、异构醇聚醚类磷酸酯、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸钠、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯、异辛醇磷酸单双酯烷基磷酸酯羟乙基醚、烷氧基磷酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚磷酸钠、月桂酸单乙醇酰胺磷酸酯、多氨基多醚基亚甲基膦酸、马来酸酐-丙烯酸-氮川三甲基膦酸、己二酸聚氧乙烯醚磷酸酯、烯丙醇醚/辛基酚醚磷酸酯、单油酸聚乙二醇磷酸酯、淀粉磷酸酯、二烷基磷酸酯、甘聚糖磷酸酯中至少一种；

所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、脂肪酸乙二醇酯、单脂肪酸甘油酯、季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸单乙醇酰胺、氧化胺和烷基多苷、十八酸异丙酯、聚氧乙烯正辛酸酯、聚氧乙烯甘油醚、仲醇聚氧乙烯醚、异构十三烷醇醚、辛基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚马来酸单酯、松香胺聚氧乙烯醚、N，N-双(2-羟基乙基)烷基胺、酶法棕榈酸异辛酯、聚乙二醇辛基苯基醚中至少一种。

7.如权利要求1所述的催化方法，其特征在于，步骤2)中纳米氧化物溶胶为酸性硅溶胶、碱性硅溶胶、中性硅溶胶、纳米二氧化硅分散液、酸性铝溶胶、纳米氧化铝分散液、酸性锆溶胶以及纳米氧化锆分散液、纳米钛溶胶、纳米二氧化钛分散液、纳米氧化锌分散液中一种或几种混合组成。

8.如权利要求7所述的催化方法，所述纳米氧化物溶胶粒径1-160nm，pH值2-10。

9.如权利要求1所述的催化方法，其特征在于，

1)取占质量百分比为0.01-30％的表面活性剂加入至占质量百分比为1-60％的硅烷中，搅拌得混合物I；

2)将混合物I加入到粒径为1-160nm、pH为2-10、占质量百分比为1-80％的纳米氧化物溶胶中，搅拌5-30min后得混合物II；

3)将混合物II在35-70℃下反应0.5-5h后，加水使得固含量质量百分比为30％-50％，冷却，得液态涂料；

4)将液态涂料通过氨基硅烷水解物固化的方式固化，得到水性无机纳米涂料。

10.一种水性无机纳米涂料的使用方法，其特征在于，如权利要求1-9任一所述的水性无机纳米涂料制备方法得到的涂料，通过升温、氨基硅烷、氨基硅烷水解物固化的方式固化。