CN109957111A - 一种自固化金属防腐蚀杂化硅溶胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种自固化金属防腐蚀杂化硅溶胶及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自固化金属防腐蚀杂化硅溶胶及其制备方法与应用。该杂化硅溶胶含有式I化合物：式中x、y、n和m均为整数，R1、R2、R4、R5具为烷基且可相同也可不同。

Description

一种自固化金属防腐蚀杂化硅溶胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种自固化金属防腐蚀杂化硅溶胶及其制备方法与应用，该种杂化硅溶胶使用后可在室温下自固化，形成的防护膜不仅具有无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候性、耐热性等优异性能，而且具有有机涂层的韧性、耐蚀性、疏水性、耐碱性等优点。
背景技术
随着时代的发展，科技的进步，金属材料被广泛的应用在机械制造、管道输送、交通运输、国防科技等工业及生活领域。金属在使用过程中，受环境的影响，易发生腐蚀现象，导致其性能寿命等方面受到影响。金属腐蚀不仅给国民经济带来巨大的损失，而且给个人生命财产带来极大威胁。据统计，全球1/5的能量因腐蚀而浪费，全世界每年因腐蚀产生的经济损失约为7000-10000亿美元，占各国国民生产总值(GDP)的2％-4％。美国、日本、加拿大等发达国家公布的报告显示，每年因腐蚀所产生的直接经济损失约占GDP的1％-4％，腐蚀的钢铁约占钢铁年产量的20％左右[D.H.Wang,G.P.Biervvagen.Sol-gel coatings onmetals for corrosion protection.Progress in Organic Coatings,2009,64(4):327-338]。而在我国，每年由于腐蚀造成的损失占GDP的3％以上。因此，金属的防腐蚀研究已越来越受到全球各国的重视。
金属表面的涂层技术是金属防腐保护领域应用最广泛的方法之一。其作用是将金属材料与腐蚀介质隔离，利用涂层的耐蚀性、致密性等性能来保护金属免受腐蚀。有机无机杂化的溶胶凝胶涂层作为一种新型的表面防护涂层，具有与金属基体结合力强、对环境无危害和工艺流程简单等优点，具有无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候性、耐热性等优异性能，又具有有机涂层的韧性、耐蚀性、疏水性、耐碱性等优点，得到了广泛研究。有机无机杂化的溶胶凝胶涂层制备的主要原料是硅烷，在溶胶配制过程中有机硅烷发生水解，生成大量反应活性很高的硅醇基团(Si-OH)。溶胶涂敷在金属基团表面以后，硅醇基团之间发生缩聚反应生成Si-O-Si的空间网络结构，而硅醇基团与金属表面也发生反应，反应后通过Me-O-Si键连接，从而达到覆盖金属表面的效果。但是单纯的硅氧烷涂层的厚度较小，一般在纳米级别，甚至单分子层，并且硬度和耐磨性等力学性能较差，不能对基体起到较好的保护作用。因此，采用其他物质来改性硅氧烷涂层制备复合涂层，来改善涂层的性能。
发明内容
本发明从硅氧烷的制备上出发，通过含有机官能团的硅氧烷单体与正硅酸脂类共同水解缩聚来引入有机组分，提高涂层的厚度、致密度、力学性和耐腐蚀性能等。通过共聚引入的有机链与传统不存在化学键(仅通过物理混合得到)的杂化涂层相比，共聚杂化硅胶涂层，涂层既具有无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候性、耐热性等优异性能，又具有有机涂层的韧性、耐腐蚀性、疏水性等优点。由于在共聚过程中引入了在水解条件下稳定的Si-C，C-C键，这些稳定的键是成膜基质的一部分，这将提高杂化硅胶膜的耐碱性能。
本发明不仅在提高性能做出改进，而且考虑施工的方便性。从杂化硅溶胶的固化机理上出发，在共聚过程中引入含胺基硅氧烷。由于胺基催化硅溶胶的水解，所以在基质中引入胺基将能加速杂化硅胶在室温有水分的条件下快速固化，从而减少了硅溶胶需要在加热或者较长时间固化的步骤。胺基官能团的引入使得杂化硅胶的制备具有一定难度，本发明通过控制多种共聚化合物水解速度及水解顺序上，实现了自固化杂化硅胶的制备。
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种自固化金属防腐蚀杂化硅溶胶及其制备方法与应用。该杂化硅溶胶不仅兼具无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候性、耐热性等优异性能、以及有机涂层的韧性、耐蚀性、疏水性、耐碱性等优点，而且使用后可在室温下自固化。
一方面，本发明提供一种杂化硅溶胶，其特征在于，含有式I化合物：
其中，式中x、y、n和m均为整数，R1、R2、R4、R5具为烷基且可相同。
本发明不仅在提高性能做出改进，而且考虑避免环境污染，生态破坏，降低能耗，施工的方便性，从杂化硅溶胶的固化机理上出发引入含胺基，得到上述式I化合物。由于胺基官能团能催化硅溶胶的水解，所以在基质中引入胺基将能加速杂化硅胶在室温有水分的条件下固化，从而减少了硅溶胶需要在加热或者较长时间固化的步骤。本发明的杂化硅溶胶具有无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候性、耐热性等优异性能，同时具有有机涂层的韧性、耐蚀性、疏水性、耐碱性等优点，而且使用后可在室温下自固化，使用方便快捷，无需高温烧结，降低能耗，节省能源。
较佳地，所述杂化硅溶胶的粘度为0.02～0.5Pa·s。
较佳地，R1、R2、R4独立选自甲基、乙基、己基、辛基中的任一种，R5为甲基或乙基。
另一方面，本发明提供一种杂化硅溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅氧烷Si(OR1)4、烷基硅氧烷(R2)2Si(OR3)2、桥式硅氧烷(R4O)3SiCH2CH2Si(OR4)3、无水乙醇和水混合，加酸调节为酸性，在15-70℃下搅拌6～20小时，得到第一硅溶胶；
(2)向第一硅溶胶中加入胺基硅氧烷(R5)3Si(CH2)3NH2，在15-70℃下搅拌1～20小时，再加入水，在15-70℃下搅拌6～20小时，得到所述杂化硅溶胶。
本发明通过控制多种共聚化合物水解速度及水解顺序，实现了自固化杂化硅胶的制备。
较佳地，硅氧烷：烷基硅氧烷：桥式硅氧烷：胺基硅氧烷的摩尔比＝1：(0～1)：(0～1)：(0～0.2)。
较佳地，硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷和胺基硅氧烷的总质量与无水乙醇的重量份比为1：(0.2～1)，硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷和胺基硅氧烷的总质量与总水量的重量份比为1：(0.05～0.25)。
较佳地，在步骤(2)之后，还包括将所得杂化硅溶胶去除部分醇，以使粘度为0.02～0.5Pa·s；优选地，采用减压蒸馏去除部分醇；更优选地，气压10～20kPa，温度为30～50℃，减压蒸馏时间为30～180分钟。
第三方面，本发明提供一种杂化硅胶，其由上述杂化硅溶胶固化而得。
第四方面，本发明提供上述杂化硅溶胶在金属防腐蚀中的应用。
较佳地，将杂化硅溶胶涂覆到金属基底表面，在室温下放置15～120分钟形成杂化硅胶防腐蚀膜。
附图说明
图1：为杂化硅溶胶在金属表面成膜机理图；
图2：为实施例2制备的杂化硅溶胶在铁钉使用情况展示：(a)中为经过酸处理并清洗的铁钉；(b)中铁钉1未涂覆杂化硅溶胶，铁钉2涂覆杂化硅溶胶并室温成膜；(c)空气中放置30d后未涂覆杂化硅溶胶铁钉1已锈迹严重，铁钉2未出现锈迹。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。除非另有说明，本文中所有的百分比和份数按重量计。
本发明一实施方式的杂化硅溶胶含有式I化合物：
其中，式中x、y、n和m均为整数，R1、R2、R4、R5具为烷基且可相同也可不同。更优选地，R1、R2、R4独立选自甲基、乙基、己基、辛基中的任一种，进一步优选为甲基或乙基。R5进一步优选为甲基或乙基。本发明中，“烷基”意指包括具有特定碳原子数目的支链的和直链的饱和脂肪烃基或者苯基。“C1～C18烷基”中“C1～C18”的定义包括以直链或支链排列的具有1～18个碳原子的基团或者苯基等。
本发明的杂化硅溶胶中还含有水和醇。所述醇例如为甲醇、乙醇等，优选为乙醇。
所述杂化硅溶胶的粘度可为0.02～0.5Pa·s。在该粘度下具有良好的涂覆性能，易于涂覆在金属基底上，成膜性能较好，且无开裂现象。
本发明一实施方式中，以硅氧烷Si(OR1)4、烷基硅氧烷(R2)2Si(OR3)2、桥式硅氧烷(R4O)3SiCH2CH2Si(OR4)3、胺基硅氧烷(R5O)3Si(CH2)3NH2为原料，合成所述杂化硅溶胶。反应方程式为：
。
其中，x、y、n、m、R1、R2、R4、R5的定义可如上所述。R3可为烷基，“烷基”意指包括具有特定碳原子数目的支链的和直链的饱和脂肪烃基或者苯基。“C1～C18烷基”中“C1～C18”的定义包括以直链或支链排列的具有1～18个碳原子的基团或者苯基等。R3更优选为甲基、乙基、己基、辛基中的任一种，进一步优选为甲基或乙基。
本发明一优选的实施方式中，先将硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷在醇溶液中酸性条件水解得到第一杂化硅溶胶；再在溶胶体系内引入含胺基硅氧烷，并进一步水解胺基进入硅氧烷的链中，在后续有水分存在的条件下进一步促进溶胶的固化，得到所述杂化硅溶胶。以下，作为示例，具体说明制备步骤。
将硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷、无水乙醇和水混合，加酸调节为酸性，进行水解反应，得到第一杂化硅溶胶。其中，硅氧烷：烷基硅氧烷：桥式硅氧烷的摩尔比可为1：(0～1)：(0～1)，优选为1：(0.5～1)：(0.25～1)。应理解，反应原料中，至少含有硅氧烷即可。也就是说，烷基硅氧烷、桥式硅氧烷并非必需，即、其加入量可为0。但优选为除氧烷以外还加入烷基硅氧烷，更优选为还加入烷基硅氧烷和桥式硅氧烷。硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷和后续加入的胺基硅氧烷的总质量与无水乙醇的重量份比可为1：(0.2～1)。烷基硅氧烷可采用聚烷基硅氧烷。无水乙醇和水的重量份比可为1：(0.05～0.25)。所采用的硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷、乙醇可为分析纯。所采用的水优选为去离子水，更优选电阻率为18MΩ以上。所加的酸可为盐酸、硫酸、硝酸及乙酸。所述酸性可为pH为1～6，优选为1～3。水解反应温度和时间可根据原料以及pH值来合理选择，例如，反应温度可为15～70℃，反应时间可为6～20小时。第一杂化硅溶胶可为均匀透明的水解度较低的硅溶胶。
向第一杂化硅溶胶中加入胺基硅氧烷，进行反应，以进一步水解胺基进入硅氧烷的链中。胺基硅氧烷可为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷等胺基硅氧烷。胺基硅氧烷可为分析纯。上述硅氧烷与加入的胺基硅氧烷的摩尔比可为1：(0～0.2)，优选为1：(0.05～0.2)。反应温度可为15～70℃。反应时间可为0.5～20小时。
然后，再加入一定量的水(优选为去离子水)，继续反应一段时间，以进一步促进溶胶的水解，得到杂化硅溶胶。整个反应体系中，硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷和后续加入的胺基硅氧烷的总质量与水的重量份比可为1：(0..05～0.25)。反应温度可为15～70℃。反应时间可为6～20小时。所得的杂化硅溶胶可为透明均一。
进一步地，可以将所得的杂化硅溶胶去除部分溶剂，以得到所需粘度与流动性，例如使粘度为0.02～0.5Pa·s，更优选为0.1-0.5Pa·s。所去除的溶剂例如为甲醇、乙醇，去除方式可为减压蒸馏。减压蒸馏的气压可为10～20kPa，例如15kPa。减压蒸馏的温度可为30～50℃，例如40℃。减压蒸馏的时间可为10～60分钟，例如20分钟。去除部分溶剂后可得到无色至透明粘稠液体。
本实施方式通过控制多种共聚化合物水解速度及水解顺序，实现了自固化杂化硅胶的制备。
本发明的杂化硅溶胶可在室温下短时间(例如15～120分钟)自固化为杂化硅胶。
本发明的杂化硅溶胶可用于防止金属腐蚀。具体而言，将杂化硅溶胶涂覆在金属基底表面自固化为硅胶膜，可以防止金属腐蚀。图1为杂化硅溶胶在金属表面成膜机理图，如图1所示，室温下在胺基催下作用硅溶胶固化过程。
在涂覆前，金属基底可进行表面处理，以去除表面污渍。表面处理可包括酸洗、水(优选去离子水)洗、醇洗。所使用的酸可为盐酸，例如为0.1M～5M分析纯。一个示例中，将基底材料经过盐酸浸泡30分钟，使用去离子水清洗三遍，使用无水乙醇清洗一遍。
然后，将杂化硅溶胶均匀涂覆到金属基底表面。涂覆方式可为浸渍、喷涂或旋涂等。然后，在室温下放置一段时间(例如15min～120min)，形成杂化硅胶防腐蚀膜。表面形成有该杂化硅胶防腐蚀膜的金属材料在室温下放置30天后仍未出现锈迹(参见图2)。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、以硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷、胺基硅氧烷为主要原料，在酸性条件下水解预聚，得到自固化杂化硅溶胶，具有无机涂层的高硬度、高耐磨、高耐候性、耐热性等优异性能，又具有有机涂层的韧性、耐蚀性、疏水性、耐碱性；
2、通过溶胶-凝胶法制备杂化硅胶涂层其中硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷比例易调控，从而可实现膜强度、厚度、疏水性与耐碱性的调控；
3、该种杂化硅溶胶在室温下即可实现自固化，使用方便快捷，无需高温烧结，降低能耗，节省能源；
4、杂化硅溶胶制备使用烷基硅氧烷多为双烷基硅氧烷，其多为螺旋结构，硅氧键朝向螺旋轴，烷基面外，屏蔽着硅氧键，在这种结构中，硅氧键的键角接近150°，易发生内旋转。此外，烷基(例如甲基)也能绕硅氧键自由旋转，分子易产生构象变换，消除凝胶转化过程中产生的应力，抑制脆裂，同时赋予杂化材料优异的光学性能和力学性能；
5、使用胺基硅氧烷如3-氨丙基三乙氧基硅不仅可以促进杂化硅胶的固化，并且大幅度提高在干湿态下的弯曲强度、拉伸强度和层间剪切强度。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
一种自固化金属防腐蚀杂化硅胶的制备与应用，包括以下步骤：
聚二甲基硅氧烷90g，1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷90g、TEOS(正硅酸乙酯)140g及无水乙醇150g加入三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀。使用恒压漏斗将36g纯水加入三颈烧瓶中，再加入两滴浓盐酸，将三颈烧瓶转移至70℃恒温水浴中，反应12h。(恒压漏斗密封待用)取另一支恒压漏斗34.17g(KH550)逐滴加入三颈烧瓶中，待KH550完全加入，30g无水乙醇淋洗，70℃反应1h。使用密封待用的恒压漏斗逐滴加入1.50g去离子水，使用40g无水乙醇淋洗恒压漏斗，70℃反应12h。然后温度保持在40℃，15kpa减压蒸馏30min除去甲醇和部分乙醇得杂化硅溶胶。粘度为0.3Pa·s。
将10根铁钉置于0.5MHCl浸泡30min，去除铁钉使用50ml去离子清洗三遍，再用50ml无水乙醇清洗一遍，铁钉晾干，编号记录，将其中五根浸渍于20ml上述制备杂化硅溶胶中。室温固化15分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。空气中放置30天后，未涂覆杂化硅溶胶铁钉已锈迹严重，而涂覆杂化硅溶胶铁钉未出现锈迹。
实施例2
一种自固化金属防腐蚀杂化硅胶的制备与应用，包括以下步骤：
1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷180g、TEOS140g及无水乙醇150g加入三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀。使用恒压漏斗将36g纯水加入三颈烧瓶中，再加入两滴浓盐酸，将三颈烧瓶转移至70℃恒温水浴中，反应12h。(恒压漏斗密封待用)取另一支恒压漏斗34.17g(KH550)逐滴加入三颈烧瓶中，待KH550完全加入，30g无水乙醇淋洗，70℃反应1h。使用密封待用的恒压漏斗逐滴加入1.50g去离子水，使用40g无水乙醇淋洗恒压漏斗，70℃反应12h。然后温度保持在40℃，15kpa减压蒸馏30min除去甲醇和部分乙醇得杂化硅溶胶。粘度为0.4Pa·s。
将10根铁钉置于0.5MHCl浸泡30min，去除铁钉使用50ml去离子清洗三遍，再用50ml无水乙醇清洗一遍，铁钉晾干，编号记录，将其中五根浸渍于20ml上述制备杂化硅溶胶中。室温固化20分钟得到厚度均一，透明度高，不开裂，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层(参见图2的b中的铁钉2)。空气中放置30天后，未涂覆杂化硅溶胶铁钉(图2的c中的铁钉1)已锈迹严重，而涂覆杂化硅溶胶铁钉(图2的c中的铁钉2)未出现锈迹。
实施例3
一种自固化金属防腐蚀杂化硅胶的制备与应用，包括以下步骤：
未封尾聚二甲基硅氧烷90g，1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷90g、TEOS140g及无水乙醇150g加入三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀。使用恒压漏斗将36g纯水加入三颈烧瓶中，再加入两滴浓盐酸，将三颈烧瓶转移至70℃恒温水浴中，反应12h。(恒压漏斗密封待用)取另一支恒压漏斗17.08g(KH550)逐滴加入三颈烧瓶中，待KH550完全加入，30g无水乙醇淋洗，70℃反应1h。使用密封待用的恒压漏斗逐滴加入0.75g去离子水，使用40g无水乙醇淋洗恒压漏斗，70℃反应12h。然后温度保持在40℃，15kpa减压蒸馏30min除去甲醇和部分乙醇得杂化硅溶胶。粘度为0.2Pa·s。
将10根铁钉置于0.5MHCl浸泡30min，去除铁钉使用50ml去离子清洗三遍，再用50ml无水乙醇清洗一遍，铁钉晾干，编号记录，将其中五根浸渍于上述20ml上述制备杂化硅溶胶中。室温固化30分钟得到厚度均一，透明度高，不开裂，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。空气中放置30天后，未涂覆杂化硅溶胶铁钉已锈迹严重，而涂覆杂化硅溶胶铁钉未出现锈迹。
实施例4
未封尾聚二甲基硅氧烷90g，1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷90g、TEOS140g及无水乙醇150g加入三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀。使用恒压漏斗将36g纯水加入三颈烧瓶中，再加入两滴浓盐酸，使用40g无水乙醇淋洗恒压漏斗，将三颈烧瓶转移至70℃恒温水浴中，反应12h。然后温度保持在40℃，15kpa减压蒸馏30min除去甲醇和部分乙醇得杂化硅溶胶。
将10根铁钉置于0.5MHCl浸泡30min，去除铁钉使用50ml去离子清洗三遍，再用50ml无水乙醇清洗一遍，铁钉晾干，编号记录，将其中五根浸渍于上述20ml上述制备杂化硅溶胶中。室温很难固化，放入70℃烘箱中30分钟得到厚度均一，透明度高，不开裂，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。由于没添加胺基硅氧烷，固化速度较慢。
实施例5
一种自固化金属防腐蚀杂化硅胶的制备与应用，包括以下步骤：
TEOS280g及无水乙醇150g加入三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀。使用恒压漏斗将30g纯水加入三颈烧瓶中，再加入两滴浓盐酸，将三颈烧瓶转移至70℃恒温水浴中，反应12h。(恒压漏斗密封待用)取另一支恒压漏斗17.08g(KH550)逐滴加入三颈烧瓶中，待KH550完全加入，30g无水乙醇淋洗，70℃反应1h。使用密封待用的恒压漏斗逐滴加入0.75g去离子水，使用40g无水乙醇淋洗恒压漏斗，70℃反应12h。然后温度保持在40℃，15kpa减压蒸馏30min除去部分乙醇得杂化硅溶胶。粘度为0.4Pa·s。
将10根铁钉置于0.5MHCl浸泡30min，去除铁钉使用50ml去离子清洗三遍，再用50ml无水乙醇清洗一遍，铁钉晾干，编号记录，将其中五根浸渍于上述20ml上述制备杂化硅溶胶中。室温固化30分钟得到厚度均一，透明度高，但是膜存在开裂，防腐蚀能力和耐碱性都有一定的下降。
实施例6
一种自固化金属防腐蚀杂化硅胶的制备与应用，包括以下步骤：
未封尾聚二甲基硅氧烷90g，1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷90g、TMOS(正硅酸甲酯)106g及无水乙醇150g加入三颈圆底烧瓶中，搅拌均匀。使用恒压漏斗将36g纯水加入三颈烧瓶中，再加入两滴浓盐酸，将三颈烧瓶转移至70℃恒温水浴中，反应12h。(恒压漏斗密封待用)取另一支恒压漏斗34.17g(KH550)逐滴加入三颈烧瓶中，待KH550完全加入，30g无水乙醇淋洗，70℃反应1h。使用密封待用的恒压漏斗逐滴加入1.50g去离子水，使用40g无水乙醇淋洗恒压漏斗，70℃反应12h。然后温度保持在40℃，15kpa减压蒸馏30min除去甲醇和部分乙醇得杂化硅溶胶。粘度为0.35Pa·s。
将10根铁钉置于0.5MHCl浸泡30min，去除铁钉使用50ml去离子清洗三遍，再用50ml无水乙醇清洗一遍，铁钉晾干，编号记录，将其中五根浸渍于上述20ml上述制备杂化硅溶胶中。室温固化30分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。空气中放置30天后，未涂覆杂化硅溶胶铁钉已锈迹严重，而涂覆杂化硅溶胶铁钉未出现锈迹。
实施例7
按照与实施例1相同的方法获得相应的杂化硅溶胶，不同的是引入的含胺基硅氧烷为26.85g3-氨丙基三甲氧基硅烷。室温固化30分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。
实施例8
按照与实施例1相同的方法获得相应的杂化硅溶胶，不同的是引入烷基硅氧烷为MSDS聚甲基硅氧烷120g。室温固化20分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。
实施例9
按照与实施例1相同的方法获得相应的杂化硅溶胶，不同的是引入桥式硅氧烷为，1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷80g。室温固化30分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。
实施例10
按照与实施例1相同的方法获得相应的杂化硅溶胶，不同的是涂覆基底材料为铝合金板材。室温杂化硅溶胶固化30分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。
实施例11
按照与实施例1相同的方法获得相应的杂化硅溶胶，不同的是涂覆基底材料为白口铁片，采用的涂覆方式为喷涂。室温杂化硅溶胶固化30分钟得到厚度均一，不开裂，透明度高，防腐蚀能力和耐碱性较强的防腐涂层。

Claims (10)

1.一种杂化硅溶胶，其特征在于，含有式I化合物：
其中，式中x、y、n和m均为整数，R1、R2、R4、R5具为烷基且可相同也可不同。
2.根据权利要求1所述的杂化硅溶胶，其特征在于，所述杂化硅溶胶的粘度为0.02～0.5Pa·s。
3.根据权利要求1或2所述的杂化硅溶胶，其特征在于，R1、R2、R4独立选自甲基、乙基、己基、辛基中的任一种，进一步优选为甲基或乙基；R5为甲基或乙基。
4.一种权利要求1至3中任一项所述的杂化硅溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅氧烷Si(OR1)4、烷基硅氧烷(R2)2Si(OR3)2、桥式硅氧烷(R4O)3SiCH2CH2Si(OR4)3、无水乙醇和水混合，加酸调节为酸性，在15～70℃下搅拌6～20小时，得到第一硅溶胶；
(2)向第一硅溶胶中加入胺基硅氧烷(R5)3Si(CH2)3NH2，在15～70℃下搅拌1～20小时，再加入水，在15～70℃下搅拌6～20小时，得到所述杂化硅溶胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，硅氧烷：烷基硅氧烷：桥式硅氧烷：氨基硅氧烷的摩尔比＝1：(0～1)：(0～1)：(0～0.2)。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷和氨基硅氧烷的总质量与无水乙醇的重量份比为1：(0.2～1)，硅氧烷、烷基硅氧烷、桥式硅氧烷和氨基硅氧烷的总质量与总水量的重量份比为1：(0.05～0.25)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)之后，还包括将所得杂化硅溶胶去除部分醇，以使粘度为0.02～0.5Pa·s；优选地，采用减压蒸馏去除部分醇；更优选地，气压为10～20kPa，温度为30～50℃，减压蒸馏时间为30～180分钟。
8.一种杂化硅胶，其特征在于，由权利要求1至3中任一项所述的杂化硅溶胶固化而得。
9.一种权利要求1至3中任一项所述的杂化硅溶胶在金属防腐蚀中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将杂化硅溶胶涂覆到金属基底表面，在室温下放置15～120分钟形成杂化硅胶防腐蚀膜。
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