CN1249178C - 一种有机－无机杂化纳米防腐保护膜 - Google Patents
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Abstract
一种有机-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-凝胶法水解缩合三甲氧基硅烷类与正硅酸四乙酯的混合物，合成稳定的含有二氧化硅的倍半硅氧烷SiO2-SSO。合成条件：稀释剂为四氢呋喃或醇，稀释比例为四氢呋喃或醇∶混合物＝3～6∶1，催化剂用HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3～6∶1，H2O∶Si＝0.16～3∶1，合成温度为25～70℃；2.向产物SiO2-SSO溶液中加稀释剂四氢呋喃或醇，稀释比例为四氢呋喃或醇∶SiO2-SSO＝3～6∶1，再加入EDA或BPO，摩尔比为SiO2-SSO∶EDA/BPO＝2∶1，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，起到防腐、保护、装饰作用。
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有机-无机杂化纳米防腐保护膜，属于化工领域。
背景技术：近年来，有机-无机杂化纳米材料已开始成为国内外复合材料研究领域的热点和前沿课题。该材料被国外称为新一代主导材料。传统制备纳米复合材料的过程如下：首先利用溶胶-凝胶法制备纳米凝胶颗粒，然后将凝胶干燥、烧结、研磨成粉，最后用机械或物理的方法将纳米颗粒(粉末)掺混到本体中，形成复合纳米材料。这种合成工艺不仅过程复杂，而且纳米颗粒在体系中有团聚现象，分散度较差等不足，致使由该材料制成的保护膜防腐性能较差。
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。
有机-无机杂化纳米防腐保护膜主要是按照下述原料配比及方法制得：第一步，利用溶胶-凝胶法水解缩合三甲氧基硅烷类与正硅酸四乙脂的混合物(其中正硅酸四乙脂占5～30％的混合物重量百分比)，所述的三甲氧基硅烷类包括3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和乙稀基三甲氧基硅烷，合成稳定的含有二氧化硅的倍半氧硅烷SiO2-SSO。此步合成条件：稀释溶剂为四氢呋喃或醇，稀释比例为四氢呋喃或醇∶混合物＝3～6∶1；催化剂用甲酸HCOOH和水H2O，HCOOH∶Si＝3～6∶1，H2O∶Si＝0.16～3∶1；合成温度为25～70℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，以确定生成了SiO2-SSO。第二步，向SiO2-SSO溶液体系中加入稀释溶剂四氢呋喃或醇，稀释比例为四氢呋喃或醇∶SiO2-SSO＝3～6∶1，再加入活性交联剂已二胺EDA或引发剂过氧化苯甲酰BPO，摩尔比为SiO2-SSO∶EDA＝2∶1，SiO2-SSO∶BPO＝2∶1；根据看膜物的大小形状采用浸涂、喷涂或刷涂的涂膜法。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。
具体实施例：
实施例1：适用于小型物体，采用浸涂法。
第一步，3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与正硅酸四乙脂的混合物，所述混合物中正硅酸四乙脂的重量百分比为20％，用四氢呋喃稀释，稀释比例为四氢呋喃∶混合物＝3∶1；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1，H2O∶Si＝3∶1；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1338时，停止反应。此时合成了含有二氧化硅的3-(2，3-环氧丙氧)丙基倍半硅氧烷SiO2-SSO粘稠液，以上过程为溶胶-凝胶水解缩合法。
第二步，涂膜时，向SiO2-SSO溶液体系中加入四氢呋喃稀释溶剂，稀释比例为四氢呋喃∶SiO2-SSO＝3∶1，再加入固化剂EDA，摩尔比为SiO2-SSO∶EDA＝2∶1；把小型物体浸入SiO2-SSO/EDA溶液体系进行成膜，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有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
实施例2：适用于大型物体，采用喷涂法。
第一步，把3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与正硅酸四乙脂的混合物，所述混合物中正硅酸四乙脂的重量百分比为15％，用乙醇稀释，稀释比例为乙醇∶混合物＝3∶1；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1，H2O∶Si＝0.16∶1；合成温度在40℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到1421时，停止反应。此时合成了含有二氧化硅的3-(甲基丙烯酰氧)丙基倍半硅氧烷SiO2-SSO粘稠液。
第二步，喷膜时，向SiO2-SSO溶液体系中加入稀释剂乙醇，稀释比例为乙醇∶SiO2-SSO＝6∶1，再加BPO，摩尔比为SiO2-SSO∶BPO＝2∶1；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有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
实施例3：适用于中型物体，采用刷涂法。
第一步，把乙稀基三甲氧基硅烷与正硅酸四乙脂的混合物，所述混合物中正硅酸四乙脂的重量百分比为15％，用乙醇稀释，稀释比例为乙醇∶混合物＝3∶1；加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1，H2O∶Si＝0.16∶1；合成温度在40℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，达到710时，停止反应。此时合成了含有二氧化硅的乙稀基倍半硅氧烷SiO2-SSO粘稠液。
第二步，刷涂时，向SiO2-SSO溶液体系中加稀释剂乙醇，稀释比例为乙醇∶SiO2-SSO＝4∶1，再加BPO，摩尔比为SiO2-SSO∶BPO＝2∶1；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有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
Claims (4)
1、一种有机一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—凝胶法水解缩合三甲氧基硅烷类与正硅酸四乙脂的混合物，其中正硅酸四乙脂占5～30％的混合物重量百分比，所述的三甲氧基硅烷类包括3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙稀基三甲氧基硅烷，合成稳定的含有二氧化硅的倍半氧硅烷SiO2-SSO；此步合成条件：稀释溶剂为四氢呋喃或醇，稀释比例为四氢呋喃或醇∶混合物＝3～6∶1，催化剂用甲酸HCOOH和水H2O，HCOOH∶Si＝3～6∶1，H2O∶Si＝0.16～3∶1，合成温度为25～70℃，反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量，以确定生成了SiO2-SSO；第二步，向SiO2-SSO体系中加入稀释溶剂四氢呋喃或醇，稀释比例为四氢呋喃或醇：SiO2-SSO＝3～6∶1，再加入活性交联剂己二胺EDA或引发剂过氧化苯甲酰BPO，摩尔比为SiO2-SSO∶EDA＝2∶1，SiO2-SSO∶BPO＝2∶1；根据着膜物的大小形状采用浸膜、喷涂或刷涂的涂膜法；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，把3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与正硅酸四乙脂的混合物，所述混合物中正硅酸四乙脂的重量百分比为20％，用四氢呋喃稀释，稀释比例为四氢呋喃∶混合物＝3∶1，加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1，H2O∶Si＝3∶1，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1338，停止反应；此时合成了含有二氧化硅的3-(2，3-环氧丙氧)丙基倍半硅氧烷粘稠液；
第二步，涂膜时，向SiO2-SSO溶液体系中加入四氢呋喃稀释溶剂，稀释比例为四氢呋喃：SiO2-SSO＝3∶1，再加入固化剂EDA，摩尔比为SiO2-SSO∶EDA＝2∶1；把小型物体浸入SiO2-SSO/EDA溶液体系进行成膜，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，把3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与正硅酸四乙脂的混合物，所述混合物中正硅酸四乙脂的重量百分比为15％，用乙醇稀释，稀释比例为乙醇∶混合物＝3∶1，加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1，H2O∶Si＝0.16∶1，合成温度在40℃，反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量达到1421，停止反应；此时合成了含有二氧化硅的3-(甲基丙烯酰氧)丙基倍半氧硅烷稠液；
第二步，喷膜时，向SiO2-SSO体系中加入稀释剂乙醇，稀释比例为乙醇∶SiO2-SSO＝6∶1，再加BPO，摩尔比为SiO2-SSO∶BPO＝2∶1；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，把乙稀基三甲氧基硅烷与正硅酸四乙脂的混合物，所述混合物中正硅酸四乙脂的重量百分比为15％，用乙醇稀释，稀释比例为乙醇∶混合物＝3∶1，加催化剂HCOOH和H2O，HCOOH∶Si＝3∶1，H2O∶Si＝0.16∶1；合成温度在40℃；反应持续过程中，用凝胶色谱测其平均分子量达到710，停止反应；此时合成了含有二氧化硅的乙稀基倍半氧硅烷粘稠液；
第二步，刷涂时，向SiO2-SSO溶液体系中加稀释剂乙醇，稀释比例为乙醇∶SiO2-SSO＝4∶1，再加BPO，摩尔比为(SiO2-SSO)∶BPO＝2∶1；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有机-无机杂化纳米防腐保护膜。
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