DE102006041555A1 - Coating for thermally induced decomposition of organic deposits - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Bildung einer Sol-Gel-Beschichtung, enthaltend Kieselsäureester und/oder Organosilane, Wasser, ein oder mehrere organische Metallderivate, basierend auf Titan, Cer und Vanadium, ein Lösungsmittel und eine Mineralsäure bzw. organische Säure als Katalysator.The invention relates to a composition for forming a sol-gel coating comprising silicic acid esters and / or organosilanes, water, one or more organic metal derivatives based on titanium, cerium and vanadium, a solvent and a mineral acid or organic acid as catalyst.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtung zur thermisch induzierten Zersetzung von organischen Ablagerungen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The The present invention relates to a thermally induced coating Decomposition of organic deposits according to the preamble of the main claim.
Beim Betrieb von Verbrennungsmotoren kommt es aufgrund der hohen Temperaturen zur Bildung koksähnlicher Ablagerungen im Brennraum sowie anderer exponierter Oberflächen, wie der Zündkerzenelektroden, Injektoren, Ventile oder Leitungen und Aktoren der Abgasrückführung.At the Operation of internal combustion engines occurs because of the high temperatures to form coke-like Deposits in the combustion chamber and other exposed surfaces, such as the spark plug electrodes, Injectors, valves or lines and actuators of exhaust gas recirculation.
Durch diese Ablagerungen können die genannten Bauteile in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. So können die Verkokungen bei Injektoren die Menge oder die Strahlausbreitung des eingespritzten Kraftstoffs beeinträchtigen, was zu Leistungsminderungen, höheren Kraftstoffverbrauch oder zur Erhöhung der Abgasemissionen führt. Bei Abgas-Rückführsystemen führen die Ablagerungen zu Verklebungen der Ventile, was unter Umständen zu einem Funktionsverlust bzw. zu einer Funktionsstörung führt. Auch bei Luftmassenströmungssensoren kann es zur Bildung von Schmutzablagerungen kommen, welche die Funktion des Sensors beeinträchtigen.By these deposits can the said components are impaired in their function. So can the Cokes in injectors the amount or beam spread of the injected fuel, resulting in reductions in performance, higher Fuel consumption or to increase the exhaust emissions leads. For exhaust gas recirculation systems to lead the deposits to sticking of the valves, which may be too a loss of function or a malfunction leads. Also with air mass flow sensors it can come to the formation of dirt deposits, which is the function of the sensor.
Die Bildung von koksähnlichen Ablagerungen kann z.B. durch Absenkung der Brennraum-Temperatur über ein geeignetes Kühlsystem oder eine optimierte Wärmeableitung reduziert werden. Ebenso können Kraftstoff-Additive die Bildung diese Ablagerungen reduzieren. Allerdings führt keine der genannten Maßnahmen zu einer befriedigenden Reduzierung oder Vermeidung der genannten Ablagerungen, obwohl der jeweils betriebene Aufwand (konstruktive Maßnahmen, Kosten für Additive) erheblich ist. Letztlich bleibt nur, die verkokten Bauteile auszuwechseln, was wiederum zu hohen Werkstattkosten führt.The Formation of coke-like Deposits may e.g. by lowering the combustion chamber temperature over suitable cooling system or optimized heat dissipation be reduced. Likewise Fuel additives reduce the formation of these deposits. Indeed does not lead the above measures a satisfactory reduction or avoidance of said deposits, although the respective effort involved (constructive measures, costs for Additives) is significant. Ultimately, only remains, the coked components replace, which in turn leads to high workshop costs.
Im Stand der Technik sind Verfahren zur Ausbildung von Oberflächenbeschichtungen bekannt, bei denen die Beschichtungsmaterialien aus einem Gasplasma abgeschieden werden (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposisition, PECVD). Diese Verfahren sind jedoch sehr aufwändig und teuer, und eignen sich insbesondere nur bedingt für die Beschichtung der inneren Oberflächen von Hohlkörpern, wie z.B. Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren.in the State of the art are methods for the formation of surface coatings known in which the coating materials from a gas plasma deposited (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD). However, these methods are very complicated and expensive, and are suitable in particular only conditionally for the coating of the inner surfaces of hollow bodies, such as e.g. Cylinder bores of internal combustion engines.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Mittel zur Verminderung der Bildung von koksähnlichen Ablagerungen in Verbrennungsmotoren bereitzustellen, das eine befriedigende Reduzierung und/oder Vermeidung der genannten Ablagerungen ermöglicht und gleichzeitig bei vertretbarem Aufwand zu realisieren ist.task The present invention is a method and an agent to reduce the formation of coke-like deposits in internal combustion engines to provide a satisfactory reduction and / or avoidance allows the said deposits and at the same time at a reasonable cost to realize.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der vorliegenden unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an.These The object is achieved with the features of the present independent claims. The under claims give preferred embodiments at.
Demnach ist eine Zusammensetzung zur Ausbildung einer Sol-Gel-Beschichtung vorgesehen, enthaltend
- a) Kieselsäureester und/oder Organosilane,
- b) Wasser
- c) ein oder mehrere organische Metallderivate basierend auf Titan, Cer und Vanadium,
- d) ein Lösungsmittel, und
- e) eine Mineralsäure bzw. organische Säure als Katalysator
- a) silicic acid esters and / or organosilanes,
- b) water
- c) one or more organic metal derivatives based on titanium, cerium and vanadium,
- d) a solvent, and
- e) a mineral acid or organic acid as a catalyst
Bei den erwähnten Metallderivate handelt es sich bevorzugt um organische Metallderivate, insbesondere Metallalkoxide oder Metallacetylacetonate der Metalle Titan, Cer und Vanadium. Auf die genauen Eigenschaften der Metallderivate wird weiter unten noch eingegangen. Bei dem Lösungsmittel kann es sich insbesondere um Alkohole (z.B. Ethanol, Isopropanol, Methoxypropanol, Butanol) handeln.at the mentioned Metal derivatives are preferably organic metal derivatives, in particular metal alkoxides or metal acetylacetonates of the metals Titanium, cerium and vanadium. On the exact properties of metal derivatives will be discussed below. The solvent may be, in particular alcohols (e.g., ethanol, isopropanol, methoxypropanol, butanol) act.
Die Kieselsäureester und die Organosilane reagieren dabei zunächst in Gegenwart von Wasser und dem Katalysator durch hydrolytische Reaktion zu Silanolen. Die Silanole kondensieren anschließend zu Silan-Oligomeren, die in der ausgebildeten Beschichtung als netzwerkbildende anorganische Nanopartikel fungieren. Die erhaltene Flüssigkeit bezeichnet man als Sol, welches man als Nanokomposit betrachten kann. Dem Sol wird schließlich das Metallderivat hinzugefügt.The Kieselsäureester and the organosilanes initially react in the presence of water and the catalyst by hydrolytic reaction to silanols. The Silanols then condense to silane oligomers, which in the formed coating as a network-forming inorganic nanoparticles act. The resulting liquid is called a sol, which is considered a nanocomposite can. The sol eventually becomes added the metal derivative.
Eine mit Hilfe dieser Zusammensetzung ausgebildete Sol-Gel-Beschichtung ist geeignet, die Bildung von koksähnlichen Ablagerungen auf Oberflächen zu vermindern. Hierzu wird auf die Beispiele verwiesen.A formed with the aid of this composition sol-gel coating suitable, the formation of coke-like Deposits on surfaces to diminish. Reference is made to the examples.
Die Metallpartikel der Sol-Gel-Beschichtung katalysieren dabei die thermische Zersetzung der sich bildenden Ablagerungen, insbesondere der Koksablagerungen.The Metal particles of the sol-gel coating catalyze the thermal Decomposition of the forming deposits, especially the coke deposits.
Die gleichmäßige Verteilung der gebildeten Metallpartikel wird insbesondere durch die Ausbildung eines anorganischorganischen Netzwerks der eingesetzten Silane gewährleistet. Folglich können die sich ausbildenden Partikel nicht agglomerieren oder sedimentieren und bleiben gleichmäßig in der Schicht verteilt.The even distribution The metal particles formed in particular by the training an inorganic-organic network of silanes used guaranteed. Consequently, you can the forming particles do not agglomerate or sediment and stay even in the Layer distributed.
Die Besonderheit bei Sol-Gel-Beschichtungsverfahren besteht darin, dass die Herstellung bzw. Abscheidung der Werkstoffe jeweils von einem flüssigen Sol-Zustand ausgeht, der durch eine Sol-Gel-Transformation in einen festen Gel-Zustand überführt wird.The A special feature of sol-gel coating processes is that the production or deposition of the materials of each one liquid Sol state emanates from a sol-gel transformation into one solid gel state is transferred.
Als Sole werden Dispersionen fester Partikel im Größenbereich zwischen 1 nm bis 100 nm in Wasser oder organischen Lösungsmitteln bezeichnet. Der Übergang vom flüssigen Sol zur Sol-Gel-Schicht erfolgt jeweils über einen Gelzustand. Während der Sol-Gel-Transformation kommt es zu einer dreidimensionalen Vernetzung der Partikel im Lösungsmittel, wodurch das Gel Festkörpereigenschaften erhält. Die Überführung des Gels in eine feste Beschichtung erfolgt durch eine Vielzahl von quervernetzenden Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen.When Sols become dispersions of solid particles in the size range between 1 nm to 100 nm in water or organic solvents. The transition from the liquid Sol to sol-gel layer takes place via a gel state. While The sol-gel transformation leads to a three-dimensional network the particle in the solvent, whereby the gel has solid state properties receives. The transfer of the gel in a solid coating is made by a variety of crosslinking Hydrolysis and condensation reactions.
Die
Hydrolyse-Reaktionen gehorchen dabei i.d.R. dem folgenden Schema:
Die
Kondensationsreaktionen gehorchen hingegen dem folgenden Schema:
Beide Reaktionen laufen bevorzugt unter sauren Bedingungen ab. Dabei gehen vollständig funktionell substituierte Silane wie z.B. Tetraethoxyorthosilan (TEOS) über alle 4 funktionellen Gruppen Querverbindungen per Polykondensation ein. Nicht vollständig funktionell substituierte Silane wie z.B. Methyltriethoxysilan (MIES) enthalten hingegen mindestens eine inaktive Gruppe (z.B. eine Methylgruppe), die nicht hydrolysierbar ist und daher keine Querverbindungen eingeht. Die Verwendung von solchen Silanen reduziert also den Vernetzungsgrad des Sol-Gels. Durch genaue Eindosierung solcher Silane können daher die Eigenschaften des Sol-Gels genau beeinflusst werden. Diese Silane werden daher auch als Netzwerkmodifier bezeichnet.Both Reactions preferably proceed under acidic conditions. Go Completely functionally substituted silanes such as e.g. tetraethoxyorthosilane (TEOS) about all 4 functional groups crosslinks by polycondensation one. Not completely functionally substituted silanes such as e.g. Methyltriethoxysilane (MIES) contain at least one inactive group (e.g., a methyl group), which is not hydrolyzable and therefore does not cross-connect. The use of such silanes thus reduces the degree of crosslinking of the sol gel. By accurate metering of such silanes can therefore the properties of the sol gel are accurately influenced. These silanes are therefore also called network modifiers.
Hinzu kommen Silane, die funktionelle Gruppen bereitstellen, die in der Lage sind, Vernetzungsreaktionen einzugehen. Hierzu zählen z.B. Epoxid-, Acrylat- oder Merkaptan-funktionelle Silane, wie das Methacryloxypropyltrimethoxysilan, das über eine Methacryl-Gruppe organische Bindungen zu Nachbarmolekülen ausbilden kann und so zu einer Vernetzung führt. Diese Silane eignen sich besonders für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, weil durch die schnelle Vernetzung eine Sedimentation bzw. Agglomeration der Partikel verhindert wird.in addition come silanes that provide functional groups in the Able to enter into crosslinking reactions. These include e.g. Epoxy, acrylate or mercaptan functional silanes, such as methacryloxypropyltrimethoxysilane, the above form a methacrylic group organic bonds to neighboring molecules can and thus leads to networking. These silanes are suitable especially for the use in the composition according to the invention, because by the rapid cross-linking a sedimentation or agglomeration of Particles is prevented.
In bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass es sich bei den organisch modifizierten Silanen um Alkylsilane, Arylsilane, Aminofunktionelle Silane, Chlorsilane, Epoxyfunktionelle Silane, Glykolfunktionelle Silane, Mercaptofunktionelle Silane, Acrylatfunktionelle Silane oder Vinylfunktionelle Silane handelt.In preferred embodiments of the composition according to the invention is provided, that the organically modified silanes are alkyl silanes, Aryl silanes, amino functional silanes, chlorosilanes, epoxy functional Silanes, glycol-functional silanes, mercapto-functional silanes, Acrylate-functional silanes or vinyl-functional silanes.
Bei den Alkyl- und Arylsilanen handelt es sich bevorzugt um Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan, Tetraethoxyorthosilan, Propyltrimethoxysilan, Propyltriethoxysilan, Isobutyltrimethoxysilan, Isobutyltriethoxysilan, Octyltriethoxysilan, Hexadecyltrimethoxysilan, Octadecyltrimethoxysilan, Phenyltrimethoxysilan oder Phenyltriethoxysilan.at the alkyl and arylsilanes are preferably methyltrimethoxysilane, Methyltriethoxysilane, tetraethoxyorthosilane, propyltrimethoxysilane, Propyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, Octyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, Phenyltrimethoxysilane or phenyltriethoxysilane.
Bei den Aminofunktionellen Silanen handelt es sich bevorzugt um 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan, 2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, Triaminofunktionelles Propyltrimethoxysilan, Bis (triethoxysilylproyl)amin, N-(n-Butyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilan, Polyglykolethermodifiziertes Aminosilan, 2-Aminoethyl-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan oder 3-Ureidopropyltriethoxysilan.at the amino-functional silanes are preferably 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, Triaminofunctional propyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylproyl) amine, N- (n-butyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, polyglycol ether-modified aminosilane, 2-aminoethyl-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane or 3-ureidopropyltriethoxysilane.
Bei den Chlorsilanen handelt es sich beispielsweise um Siliciumtetrachlorid, Dichlorsilan oder Triethylchlorsilan.at the chlorosilanes are, for example, silicon tetrachloride, Dichlorosilane or triethylchlorosilane.
Bei den Epoxy- und glykolfunktionellen Silanen handelt es sich bevorzugt um 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidyloxypropyltriethoxysilan oder Polyetherpropyltrimethoxysilan.at the epoxy- and glycol-functional silanes are preferred 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane or Polyetherpropyltrimethoxysilan.
Bei den Mercaptofunktionellen Silanen handelt es sich bevorzugt um 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan, 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan oder Bis (3-Triethoxysilylpropyl)polysulfan.at the mercapto-functional silanes are preferably 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane or bis (3-triethoxysilylpropyl) polysulfane.
Bei den Acvrylatfunktionellen Silanen handelt es sich beispielsweise um 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan.at the acylated silanes are, for example 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
Bei den Vinylfunktionellen Silanen handelt es sich beispielsweise um Vinyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltris(2-methoxyethoxy)silan oder deren Oligomere.at the vinyl-functional silanes are for example Vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane or their oligomers.
Bei den Kieselsäureestern handelt es sich beispielsweise um Tetramethylorthosilikat, Tetraethylorthosilikat, Ethylpolysilikat, Tetra-n-propylorthosilikat oder Tetrabutylglykolorthosilikat.at the silicic acid esters are, for example, tetramethyl orthosilicate, tetraethyl orthosilicate, Ethyl polysilicate, tetra-n-propyl orthosilicate or tetrabutylglycol orthosilicate.
Weitere bevorzugte Silane sind Triethylsilan, Chlormethyltrimethylsilan, Trimethylsilylnitril, 1-Brom-4-trimethylsiloxybenzol, 1-Trimethylsilyl-1,2,4-triazol und 1,2-Divinyl-1,1,2,2-tetramethyldisiloxan Die genannten Silane sind teils, gemäß obiger Definition, vollständig funktionell substituierte Silane, teils nicht vollständig funktionell substituierte Silane (Netzwerkmodifier) und teils Netzwerkbildner.Further preferred silanes are triethylsilane, chloromethyltrimethylsilane, Trimethylsilyl nitrile, 1-bromo-4-trimethylsiloxybenzene, 1-trimethylsilyl-1,2,4-triazole and 1,2-divinyl-1,1,2,2-tetramethyldisiloxane The silanes mentioned are partly, according to the above definition, fully functional substituted silanes, partly not completely functionally substituted Silanes (network modifier) and part networker.
Unter dem Begriff „Metallderivate" sollen im Folgenden solche Verbindungen verstanden werden, die in der Lage sind, unter den erfindungsgemäßen Bedingungen die betreffenden Metalloxide bereitzustellen.Under The term "metal derivatives" is intended below Such compounds are understood to be capable of taking the conditions of the invention to provide the relevant metal oxides.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist vorgesehen, dass es sich bei den Metallderivaten um Vorläufer-Derivate des TiO2, CeO2 oder V2O5 handelt.In a preferred embodiment of the composition according to the invention it is provided that the metal derivatives are precursor derivatives of TiO 2 , CeO 2 or V 2 O 5 .
Sollen z.B. TiO2-Partikel in das Sol-Gel-System eingebracht werden, kann es sich z.B. bei den Metallderivaten um Titantetraalkoxide, wie z.B. Tetraethyltitanat und Tetraisopropyltitanat, oder Titantetratrimethylsiloxid handeln.If, for example, TiO 2 particles are to be introduced into the sol-gel system, the metal derivatives, for example, may be titanium tetraalkoxides, such as, for example, tetraethyl titanate and tetraisopropyl titanate, or titanium tetra-trimethylsiloxide.
Die
drei genannten Derivate reagieren unter den genannten Bedingungen
während
der Sol-Gel-Reaktion zu partikulärem
TiO2 mit Partikeldurchmessern zwischen 10
und 30 nm. Diese Reaktion gehorcht folgendem Schema: 
R bezeichnet dabei beispielsweise Ethylgruppen (Tetraethyltitanat), Isopropylgruppen (Tetraisopropyltitanat) oder Trimethylsiloxidgruppen (Titantetratrimethylsiloxid).R denotes, for example, ethyl groups (tetraethyl titanate), Isopropyl groups (tetraisopropyl titanate) or trimethylsiloxide groups (Titantetratrimethylsiloxid).
Sollen andere Metallpartikel als Dotierung in das Sol-Gel-System eingebracht werden, müssen jeweils spezifische andere Metallderivate verwendet werden. Für den Fachmann liegt es im Rahmen seines handwerklichen Könnens, die jeweils geeigneten Metallderivate aus Katalogen, Lehrbücher etc. auszuwählen, so z.B. Ceroxidacetylacetonat, Vanadinoxidacetylacetonat.Should introduced other metal particles as doping in the sol-gel system Need to become in each case specific other metal derivatives are used. For the expert it is within the framework of his craftsmanship, each appropriate Select metal derivatives from catalogs, textbooks, etc., e.g. Cerium oxide acetylacetonate, vanadium oxide acetylacetonate.
Durch die Dotierung können wesentliche Eigenschaften der sich ausbildenden Schicht, wie z.B. Härte, elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Reibungskoeffizient etc. gezielt beeinflusst werden.By the doping can essential properties of the forming layer, e.g. Hardness, electrical Conductivity, Corrosion resistance, Friction coefficient, etc. are influenced in a targeted manner.
Erfindungsgemäß ist überdies ein Verfahren zur Ausbildung einer Sol-Gel-Beschichtung auf einer Oberfläche unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorgesehen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) Verrühren der Komponenten a–e,
- b) Aufbringen der hergestellten Sol-Gel-Lösung auf eine zu beschichtende Oberfläche,
- c) Härten der Oberfläche durch Wärmebehandlung der beschichteten Gegenstände bei einschließlich 50°C–400°C, wobei
- d) die organischen Metallderivate gleichmäßig verteilte Partikel einer Größe zwischen 10 und 30 nm ausbilden.
- a) stirring the components a-e,
- b) applying the prepared sol-gel solution to a surface to be coated,
- c) curing the surface by heat treating the coated articles at, and including, 50 ° C-400 ° C, wherein
- d) the organic metal derivatives form uniformly distributed particles of a size between 10 and 30 nm.
Besonders bevorzugt wird die Oberfläche bei einschließlich 150°C–300°C gehärtet. Die gleichmäßige Verteilung der gebildeten Partikel wird dabei insbesondere durch die Ausbildung eines anorganisch-organischen Netzwerks der eingesetzten Silane gewährleistet. Folglich können die sich ausbildenden Partikel nicht agglomerieren oder sedimentieren und bleiben gleichmäßig in der Schicht verteilt.Especially the surface is preferred at including Hardened 150 ° C-300 ° C. The even distribution The particles formed in particular by the training an inorganic-organic network of the silanes used guaranteed. Consequently, you can the forming particles do not agglomerate or sediment and stay even in the Layer distributed.
Weiterhin ist erfindungsgemäß die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Ausbildung einer Sol-Gel-Beschichtung auf einer Oberfläche von Gegenständen vorgesehen. Bei letzteren kann es sich insbesondere um die Oberflächen von Brennräumen, Zündkerzen, Kraftstoff-Injektoren und/oder Ventilen von Verbrennungsmotoren, aber auch um Abgassensoren, Luftmassensensoren, Abgaskatalysatoren, oder Leitungen und Aktoren der Abgasrückführung handeln.Farther is the use according to the invention a composition of the invention to form a sol-gel coating on a surface of objects intended. The latter may in particular be the surfaces of Combustion chambers, spark plugs, Fuel injectors and / or valves of internal combustion engines, but also about exhaust gas sensors, air mass sensors, catalytic converters, or lines and actuators of exhaust gas recirculation act.
All diese Oberflächen werden durch die erfindungemäße Beschichtung vor Koksablagerungen bzw. Schmutzablagerungen und damit einhergehenden Funktionsstörrungen geschützt. Hierzu wird auf folgende Beispiele verwiesen.Alles these surfaces be through the erfindungemäße coating before coke deposits or dirt deposits and associated Funktionsstörrungen protected. Reference is made to the following examples.
BeispieleExamples
Die vorliegende Erfindung wird durch die im Folgenden gezeigten und diskutierten Beispiele genauer erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Beispiele nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.The The present invention is characterized by the following discussed examples explained in more detail. It should be noted, that the examples are only descriptive and not intended to limit the invention in any way.
Beispiel 1:Example 1:
21 g Methyltriethoxysilan (Handelsname Dynasylan MIES, erhältlich bei Degussa) und 9 g Tetraethylorthosilikat (Handelsname Dynasil A, erhältlich bei Degussa) werden zusammen mit 2.4 g H2O vorgelegt und unter Zugabe von 2 Tropfen HCl gerührt. Nach wenigen Minuten beginnt die Hydrolyse der Silane, wobei sich die Temperatur auf ca. 50 °C erhöht. Anschließend wird eine Stunde gerührt. Zur Reaktionslösung werden dann 10 g 3-Glycidyloxypropyltriethoxysilan (Handelsname Dynasylan GLYEO, erhältlich bei Degussa) und 3 g Tetraisopropyltitanat unter Rühren hinzugefügt.21 g of methyltriethoxysilane (trade name Dynasylan MIES, available from Degussa) and 9 g of tetraethylorthosilicate (trade name Dynasil A, available from Degussa) are initially charged together with 2.4 g of H 2 O and stirred with the addition of 2 drops of HCl. After a few minutes, the hydrolysis of the silanes begins, whereby the temperature increases to about 50 ° C. Then it is stirred for one hour. To the reaction solution are then added 10 g of 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane (trade name Dynasylan GLYEO, available from Degussa) and 3 g of tetraisopropyl titanate with stirring.
Nach 1 Stunde werden ein Stahlblech und eine Glasscheibe mittels dip coating mit dem Sol-Gel beschichtet. Die Schichten werden 3 Stunden lang bei 150 °C und anschließend 2 Stunden bei 250 °C gehärtet. Während der Härtung bilden sich aus dem Tetraisopropyltitanat gleichmäßig in der Beschichtung verteilte Nanopartikel aus. Dabei werden die Beschichtungen opak bis weiß.To 1 hour, a steel sheet and a glass sheet by means of dip coating coated with the sol-gel. The layers will be 3 hours long at 150 ° C and subsequently 2 hours at 250 ° C hardened. During the hardening form from the tetraisopropyl titanate uniformly in the Coating distributed nanoparticles. This will be the coatings opaque to white.
Beispiel 2:Example 2:
10 g Methyltriethoxysilan (Handelsname Dynasylan MIES, erhältlich bei Degussa) wird zusammen mit 1 g H2O vorgelegt und unter Zugabe von 2 Tropfen HCl gerührt. Nach wenigen Minuten beginnt die Hydrolyse des Silans, wobei sich die Temperatur auf ca. 50 °C erhöht. Anschließend wird eine Stunde gerührt. Zu dem Gemisch werden dann nacheinander 1 g Tetraisopropyltitanat, 2.5 g Methoxypropanol und 10 g Ethanol pa unter Rühren hinzugefügt.10 g of methyltriethoxysilane (trade name Dynasylan MIES, available from Degussa) is initially charged together with 1 g of H 2 O and stirred with the addition of 2 drops of HCl. After a few minutes, the hydrolysis of the silane begins, wherein the temperature increases to about 50 ° C. Then it is stirred for one hour. To the mixture are then successively added 1 g of tetraisopropyl titanate, 2.5 g of methoxypropanol and 10 g of ethanol pa with stirring.
Mit dem durchsichtigen Sol-Gel werden Stahlbleche beschichtet. Die Schichten werden 2 Stunden lang bei 150 °C gehärtet und bleiben klar.With The transparent sol-gel steel sheets are coated. The layers be for 2 hours at 150 ° C hardened and stay clear.
Beispiel 3:Example 3:
Ein mit der Sol-Gel-Beschichtung aus Beispiel 1 beschichtetes Stahlblech wird mit abschnittsweise mit einer dünnen Schicht eines Mehrzweckfetts (Handelsname Alvania RL3, erhältlich bei Shell) beschichtet. Als Blindprobe wird unvorbehandeltes Stahlblech ebenfalls abschnittsweise mit dem Mehrzweckfett beschichtet. Die Proben werden in einen Ofen gegeben und auf 300 °C ca. 2 h erhitzt.One with the sol-gel coating of Example 1 coated steel sheet is made in sections with a thin layer of a multipurpose grease (Trade name Alvania RL3, available at Shell). The blank sample is untreated steel sheet also partially coated with the multipurpose grease. The Samples are placed in an oven and heated to 300 ° C for about 2 hours.
Durch die Hitzewirkung wird das Mehrzweckfett degradiert.By the heat effect is degraded the multipurpose fat.
Die Oberfläche der beschichteten Probe regeneriert sich wieder, während an den Blindproben eine schwarze Kruste der verkokten Produkte haften bleibt.The surface the coated sample regenerates again while on the blinds adhere to a black crust of the coked products remains.
Claims (5)
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