CN113025201A - 耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机硅材料制备技术领域，具体涉及一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用。耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，包括：1)将蒸馏水、有机醇铝盐和硅烷偶联剂混合均匀，加热反应；2)反应后降温，加入硼酸酯，在该温度下继续进行反应，烘干，即得耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂层。本发明所制备的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂层具有优异的耐高温及耐腐蚀等性能。工艺简单，解决了工艺复杂、成本高昂等的技术问题。

Description

耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机硅材料制备技术领域，具体涉及一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
金属腐蚀是指金属材质受到周围介质的作用而损坏。当发生腐蚀时，在金属表面发生化学或电化学多相反应，使金属转入离子状态。金属腐蚀会显著降低金属材料的强度、塑形、韧性等力学性能，破坏金属的几何形状，缩短使用寿命，增加成本，严重时还会造成火灾、爆炸等事故。据不完全统计，世界上每年约有20％的金属材料被腐蚀而无法回收，我国每年金属腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的4％。长期以来，人们采取了很多措施，如金属电化学保护法、覆盖层保护法等，但最为普遍、最为经济的方法还是涂料保护。目前金属表面涂覆的防腐涂层常采用溶剂型涂料，尽管它们具有抑制腐蚀的作用，但会对人体造成损害和污染环境。随着人们对环境保护意识的日益提高，水性涂料成为研究热点。目前，耐高温金属防腐涂层需要通过双涂层或多涂层体系来协同完成，施工比较复杂。常规耐高温涂层在高温时的施工成膜较薄，导致涂层的防腐屏障较为薄弱，耐防腐蚀性能欠佳。并且，在高温潮湿环境下，普通的耐高温防腐涂层难以起到很好的效果。
现有技术公开了一种耐高温防腐涂料，通过采用潮气固化型无机树脂以及铝粉、锌粉并与中空微球相结合，利用硅酸铝纤维提高涂层的高温下耐开裂性能，能制备施工便利、潮气固化型单组分无机耐高温防腐涂料产品。还有技术公开了耐高温防腐涂料，涂料由两部分组成，其中，A组分主要由环氧树脂、分散剂、钛白粉、碳酸钙、膨胀珍珠岩粉、硫酸钡、氧化铁红、铝粉、防沉剂、溶剂组成；B组分主要由环氧树脂、烷基胺类固化剂、溶剂组成。该耐高温防结露防腐蚀涂料防腐性能优异，除了可以抵御高温下的结露腐蚀外，还可以经受基材的冷热变化。一些耐高温、耐辐射金属防腐涂料，主要由SiO2、铝矾土、氧化铝、氢氧化铝和改性粘接剂组成，SiO2经过改性粘接剂的帮助下形成三维网状结构，同时改性粘接剂也改善了三维网络的密度，使得三维网状结构中的O-Si-O键无论是高温还是高辐射都保持稳定的结晶状态，腐蚀离子不易渗透进三维网状结构中来腐蚀金属表面。
但是发明人研究发现，目前金属表面的有机硅涂层主要是依靠水解形成的硅氧基团与金属表面的金属离子形成化学键合从而加强涂层在表面的粘附。由于二氧化硅的表面为羟基，金属及金属氧化物的表面存在惰性等问题，使得耐高温金属防腐涂料还存在施工复杂、价格昂贵、与金属表面结合力较弱及高温下涂层易脱落等问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的耐高温金属防腐涂料结合力差，易脱落的问题，本发明提出一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用。该防腐涂料，对铝合金、铁片、不锈钢等具有优异的粘接性能，可在高温下使用后依然具有优异的耐腐蚀性能。有机醇铝盐和硼酸酯在碱性或酸性条件下发生水解，使得形成表面多羟基的氢氧化铝和硼酸根的纳米团簇，并与硅烷偶联剂形成化学键合，形成配位结构，从而形成铝硼共掺杂的硅树脂。其中含有的硼氧键和硅氧键容易与金属表面成键，形成较强的粘接力。同时铝元素和硼元素又进一步增加了硅树脂的耐高温性能。
具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
本发明第一方面，提供一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，包括：
1)将蒸馏水、有机醇铝盐和硅烷偶联剂混合均匀，加热反应；
2)反应后降温，加入硼酸酯，在该温度下继续进行反应，烘干，即得耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
本发明第二方面，提供一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法制备得到的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
本发明第三方面，提供耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料在金属防护领域中的应用。
本发明第四方面，提供一种防护涂层，包括耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
本发明第五方面，提供一种具有耐蚀性能的金属构件，包括耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料和/或防护涂层。
本发明一个或多个实施例具有以下有益效果：
(1)有机醇铝盐和硼酸酯在碱性或酸性条件下发生水解，使得形成表面多羟基的氢氧化铝和硼酸根的纳米团簇，并与硅烷偶联剂形成化学键合，形成配位结构。从而形成铝硼共掺杂的硅树脂，其中含有的硼氧键和硅氧键容易与金属表面成键，形成较强的粘接力。同时铝元素和硼元素又进一步增加了硅树脂的耐高温性能。
(2)本发明所制备的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂层具有优异的耐高温及耐腐蚀等性能。工艺简单，解决了工艺复杂、成本高昂等的技术问题；
(3)本发明施工方便，只需将涂料稀释后即可使用；
(4)本发明所制备的耐高温金属防腐涂层性能优异，结构稳定。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为本发明实施例1中固化后的涂层形貌；
图2为本发明实施例1中固化后室温点滴实验后的涂层形貌；
图3为本发明实施例1中经300℃保温后的涂层形貌。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了解决现有技术存在的耐高温金属防腐涂料结合力差，易脱落的问题，本发明提出一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料及其制备方法和应用。
具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
本发明第一方面，提供一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，包括：
1)将蒸馏水、有机醇铝盐和硅烷偶联剂混合均匀，加热反应；
2)反应后降温，加入硼酸酯，在该温度下继续进行反应，烘干，即得耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
在本发明的一个或多个实施例中，步骤1)中有机醇铝盐选自异丙醇铝、仲丁醇铝、三乙醇铝中的任意一种或者多种，优选为异丙醇铝；
优选地，步骤1)中硅烷偶联剂选自酰氧基硅烷和氨基硅烷。
发明人研究发现，当原料为有机醇铝盐、硅烷偶联剂和硼酸酯时，有机醇铝盐和硼酸酯在碱性或酸性条件下发生水解，使得形成表面多羟基的氢氧化铝和硼酸根的纳米团簇，并与硅烷偶联剂形成化学键合，形成配位结构。从而形成铝硼共掺杂的硅树脂，其中含有的硼氧键和硅氧键容易与金属表面成键，形成较强的粘接力。同时铝元素和硼元素又进一步增加了硅树脂的耐高温性能。
优选地，步骤1)中酰氧基硅烷选自甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基乙烯基二乙酰氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一种或多种复配，优选为甲基三乙酰氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷；
优选地，步骤1)中氨基硅烷选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷的任意一种或者多种，优选为N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
在本发明的一个或多个实施例中，步骤1)中蒸馏水、有机醇铝盐、硅烷偶联剂的质量比为2～6：3～12：35～55，优选为3～4：4～8：40～50，进一步优选为3.5：4：40。
原料比例直接影响步骤1)的反应过程，当蒸馏水含量过少时，无法将原料形成均匀体系，直接影响涂料的性质。当蒸馏水、有机醇铝盐、硅烷偶联剂的质量比为3.5：4：40时制备的涂层用在铝片上时固化后点滴时间87s，300℃恒温1h，涂层完好，点滴时间74s，该涂层的耐蚀性、耐高温性能和结合性能最好。
在本发明的一个或多个实施例中，步骤1)中加热温度为120-150℃，加热时间为3-6h；优选加热温度为130-45℃，加热时间为3-4h，进一步优选为加热温度为140℃，加热时间为3h或4h。
所述加热反应在反应釜中进行。
在本发明的一个或多个实施例中，步骤2)中硼酸酯选自硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三异丙醋、硼酸三丁醋、硼酸三叔丁基醋、硼酸三(三甲硅烷基)酯和硼酸三苯基醋的任意一种或多种，优选为硼酸三甲酯和硼酸三乙酯；
优选地，步骤2)中硼酸酯与有机醇铝盐的质量比为3～15：2～10；优选为9～10：4～8，进一步优选为10：3～4，更进一步优选为10：4。
在本发明的一个或多个实施例中，步骤2)中反应后温度降为60-80℃，反应2-5h；优选温度为60-70℃，反应3-4h；
优选地，降温速率为1～2℃/min；
优选地，所述烘干温度为60～80℃，烘干时间为12～48h。
本发明第二方面，提供一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法制备得到的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
本发明第三方面，提供耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料在金属防护领域中的应用。
优选地，所述金属选自碳钢、铝、铁、不锈钢；
优选地，所述金属防护领域包括航空航天、汽车、轮船、风力设施、电力设施、水利设施领域。
本发明第四方面，提供一种防护涂层，包括耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
本发明第五方面，提供一种具有耐蚀性能的金属构件，包括耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料和/或防护涂层。
优选地，金属构件所述金属构件选自航空航天、汽车、轮船、风力设施、电力设施、水利设施中的金属构件。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
(1)将3.5份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
如图1所示，本实施例制备的涂层比较完整(图1)，以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间87s，涂层才产生微小气泡(图2)。
将实验获得的含有涂层的铝片进行高温测试，将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，发现涂层完好，没有脱落、开裂和皱缩，涂层表面光滑，如图3所示。进行点滴实验，点滴时间74s，涂层才产生微小开裂。
实施例2
(1)将3.5份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在130℃下反应3h；
(2)然后降温至80℃，加入10份硼酸三甲酯，在80℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间69s，涂层才发生微小皱缩。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，发现涂层完好，没有脱落、开裂和皱缩，进行点滴实验，点滴时间56s，涂层边缘有微小裂纹产生。
实施例3
(1)将3.5份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三乙酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间73s，涂层才产生微小气泡。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，发现涂层完好，没有脱落、开裂和皱缩的现象，进行点滴实验，点滴时间64s，涂层才产生细小裂纹。
实施例4
(1)将3.8份蒸馏水、4份异丙醇铝和50份乙烯基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间51s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，发现涂层没有脱落、开裂和皱缩，涂层表面光滑，进行点滴实验，点滴时间42s。
实施例5
(1)将3.5份蒸馏水、8份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三乙酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间63s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，发现涂层完好，没有开裂和皱缩，进行点滴实验，点滴时间47s。
实施例6
(1)将4份蒸馏水、4份异丙醇铝和50份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间74s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层边缘和中间与基体结合良好，进行点滴实验，点滴时间65s。
实施例7
(1)将4.4份蒸馏水、4份异丙醇铝和50份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间49s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂与基体结合较好，进行点滴实验，点滴时间33s。
实施例8
(1)将3份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份乙烯基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三乙酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间56s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层与基体结合良好，没有凸起现象，进行点滴实验，点滴时间43s。
实施例9
(1)将3.8份蒸馏水、10份异丙醇铝和50份乙烯基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至80℃，加入10份硼酸三乙酯，在80℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间67s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层表面光滑，进行点滴实验，点滴时间59s。
实施例10
(1)将3.8份蒸馏水、10份异丙醇铝和50份乙烯基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至80℃，加入5份硼酸三甲酯，在80℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间59s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层与基体结合紧密，没有产生气泡，进行点滴实验，点滴时间38s。
实施例11
(1)将4份蒸馏水、8份异丙醇铝和50份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入8份硼酸三乙酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间53s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层完好，没有脱落、开裂和皱缩，进行点滴实验，点滴时间47s。
实施例12
(1)将4.4份蒸馏水、8份异丙醇铝和50份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至60℃，加入8份硼酸三乙酯，在60℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间52s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层完好，进行点滴实验，点滴时间39s。
实施例13
(1)将3.6份蒸馏水、8份异丙醇铝和44份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至80℃，加入10份硼酸三乙酯，在80℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间65s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层完好，没有脱落、开裂和皱缩，涂层表面光滑，进行点滴实验，点滴时间48s。
实施例14
(1)将3.8份蒸馏水、8份异丙醇铝和44份N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应4h；
(2)然后降温至80℃，加入10份硼酸三乙酯，在80℃下反应4h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间71s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层与基体结合良好，进行点滴实验，点滴时间61s。
实施例2至14室温点滴时间和高温处理后点滴时间后，涂层才出现微小裂纹、气泡缺陷。
对比例1
(1)将8份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间70s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层边缘出现剥离现象，进行点滴实验，点滴时间58s。
对比例2
(1)将3.5份蒸馏水、15份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间68s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层中间区域出现气泡，有剥离的趋势，进行点滴实验，点滴时间64s。
对比例3
(1)将3.5份蒸馏水、4份异丙醇铝和60份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间57s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层出现凹凸不平的现象，进行点滴实验，点滴时间47s。
对比例4
(1)将3.5份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在140℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入20份硼酸三甲酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间73s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层边缘剥离，进行点滴实验，点滴时间64s。
对比例5
(1)将3.5份蒸馏水、4份异丙醇铝和40份甲基三乙酰氧基硅烷偶联剂放入三口烧瓶中搅拌均匀，在160℃下反应3h；
(2)然后降温至60℃，加入10份硼酸三甲酯，在60℃下反应3h后，得产物；
将尺寸为2cm*2cm的铝片，在稀盐酸中浸泡30s，取出后用蒸馏水冲洗干净，用氮气吹干备用。步骤(2)得到的产物加水配成质量分数为10％的处理剂，将处理好的铝片浸泡在处理剂中，5min取出，在70℃固化2h。
以10％质量分数的硫酸铜溶液为指示剂，室温下含有涂层的铝片进行点滴实验，点滴时间53s。
将含有涂层的铝片进行高温测试，先将含有涂层的铝片置于300℃环境恒温1h，涂层发生皱缩现象，与基体剥离，进行点滴实验，点滴时间52s。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括：
1)将蒸馏水、有机醇铝盐和硅烷偶联剂混合均匀，加热反应；
2)反应后降温，加入硼酸酯，在该温度下继续进行反应，烘干，即得耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂层。
2.根据权利要求1所述的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中有机醇铝盐选自异丙醇铝、仲丁醇铝、三乙醇铝中的任意一种或者多种，优选为异丙醇铝；
优选地，步骤1)中硅烷偶联剂选自酰氧基硅烷和氨基硅烷；
优选地，步骤1)中酰氧基硅烷选自甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基乙烯基二乙酰氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的一种或多种复配，优选为甲基三乙酰氧基硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷；
优选地，步骤1)中氨基硅烷选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷的任意一种或者多种，优选为N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中蒸馏水、有机醇铝盐、硅烷偶联剂的质量比为2～6：3～12：35～55，优选为3～4：4～8：40～50，进一步优选为3.5：4：40。
4.根据权利要求1所述的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中加热温度为120-150℃，加热时间为3-6h；优选加热温度为130-45℃，加热时间为3-4h，进一步优选为加热温度为140℃，加热时间为3h或4h。
5.根据权利要求1所述的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)中硼酸酯选自硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三异丙醋、硼酸三丁醋、硼酸三叔丁基醋、硼酸三(三甲硅烷基)酯和硼酸三苯基醋的任意一种或多种，优选为硼酸三甲酯和硼酸三乙酯；
优选地，步骤2)中硼酸酯与有机醇铝盐的质量比为3～15：2～10；优选为9～10：4～8，进一步优选为10：3～4，更进一步优选为10：4。
6.根据权利要求1所述的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤2)中反应后温度降为60-80℃，反应2-5h；优选温度为60-70℃，反应3-4h；
优选地，所述烘干温度为60～80℃，烘干时间为12～48h。
7.权利要求1至6中任一项所述耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料的制备方法制备得到的耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
8.权利要求7所述耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料在金属防护领域中的应用；
优选地，所述金属选自碳钢、铝、铁、不锈钢；
优选地，所述金属防护领域包括航空航天、汽车、轮船、风力设施、电力设施、水利设施领域。
9.一种防护涂层，其特征在于，包括权利要求8所述耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料。
10.一种具有耐蚀性能的金属构件，其特征在于，包括权利要求8所述耐高温无机杂化硅树脂金属防腐涂料和/或权利要求9所述的防护涂层；
优选地，金属构件所述金属构件选自航空航天、汽车、轮船、风力设施、电力设施、水利设施中的金属构件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115044236A (zh) * 2022-05-31 2022-09-13 苏州图纳新材料科技有限公司 一种耐腐蚀涂层的制备方法

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