基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，具體地，涉及一種可以用作涂層的基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
環(huán)氧樹(shù)脂涂料并作為鋼、鋁、電鍍鋼和混凝土的保護(hù)和裝飾性涂層，廣泛應(yīng)用于航海、結(jié)構(gòu)、建筑以及飛行器及產(chǎn)品拋光等場(chǎng)合。環(huán)氧樹(shù)脂涂料在很多基材上比如鋼、混凝土等，具有很好的防腐蝕性。現(xiàn)有技術(shù)中，如中國(guó)專利申請(qǐng)201110396815.2中記載：有機(jī)無(wú)機(jī)雜化的溶膠凝膠涂層作為一種新型的表面防護(hù)涂層，具有與基體結(jié)合力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境無(wú)危害和工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了無(wú)機(jī)涂層高脆性、高溫?zé)Y(jié)等缺點(diǎn)，得到了廣泛研究。有機(jī)無(wú)機(jī)雜化的溶膠凝膠涂層制備的主要原料是硅烷，在溶膠配制過(guò)程中有機(jī)硅烷發(fā)生水解，生成大量反應(yīng)活性很高的硅醇基團(tuán)(Si-OH)。溶膠涂敷在金屬基團(tuán)表面以后，硅醇基團(tuán)之間發(fā)生縮聚反應(yīng)生成Si-O-Si的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而硅醇基團(tuán)與金屬表面也發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后通過(guò)Me-O-Si鍵連接，從而達(dá)到覆蓋金屬表面的效果。金屬表面有機(jī)無(wú)機(jī)雜化的溶膠凝膠涂層包含有機(jī)和無(wú)機(jī)兩個(gè)部分，無(wú)機(jī)部分主要是Si-O-Si的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是整個(gè)涂層的骨架部分，而有機(jī)部分主要由有機(jī)硅烷未發(fā)生水解的有機(jī)鏈段組成，該部分能夠很好的彌補(bǔ)無(wú)機(jī)涂層韌性差、易產(chǎn)生裂紋以及難以獲得較厚膜層等缺點(diǎn)。但同時(shí)，有機(jī)部分可能產(chǎn)生兩個(gè)缺點(diǎn)：1、涂層的綜合力學(xué)性能降低；2、表面的有機(jī)溶劑揮發(fā)后會(huì)殘留孔洞，影響其致密性和耐蝕性能。這二個(gè)缺點(diǎn)的解決方案通常是改變硅烷的加入種類或濃度，是水解后有機(jī)鏈段的種類和含量發(fā)生變化，改變有機(jī)與無(wú)機(jī)成分在涂層中的比例，從而提高涂層的綜合性能。中國(guó)發(fā)明專利CN200910036439.9提供了一種添加改性聚硅氧烷的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，包括100重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、1～100重量份的聚醚與倍半硅氧烷共改性聚硅氧烷、10～80重量份的固化劑。但是該技術(shù)需要加入相當(dāng)成分的固化劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，該材料主體骨架為烷氧基硅化合物改性的高分子鏈段，因活性較強(qiáng)的烷氧基處在聚合物的末端，故在空氣中濕氣的作用下可以進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，并形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜。具體的，所述基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：作為一個(gè)優(yōu)選方式，所述基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：上述優(yōu)選方式中的涂層材料能獲得更好的效果。更優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選CIBA公司的環(huán)氧樹(shù)脂GY2600，Eq＝0.25。更優(yōu)選的，所述氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷的質(zhì)量含量≥98％。更優(yōu)選的，所述正硅酸乙酯的質(zhì)量含量為28％。本發(fā)明提供一種基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料的制備方法，所述方法為：將環(huán)氧樹(shù)脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液體)加入反應(yīng)器中，氣動(dòng)攪拌，循環(huán)水溫度20-30℃，恒溫后開(kāi)始滴加氨基硅烷(氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷)，幾分鐘后溫度升至35～45℃，控制滴加速度使溫度保持在40℃以下反應(yīng)，滴加完后再保溫至少4小時(shí)，得到涂層材料。優(yōu)選地，所述反應(yīng)時(shí)沖入氮?dú)飧綦x含水汽的空氣。本發(fā)明采用上述制備方法，能夠得到三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜，三維網(wǎng)狀提高涂層的致密性，提高防腐蝕性能。同時(shí)環(huán)氧官能團(tuán)提高與基體的結(jié)合能力，提高涂層的粘著力及抗剝落性能，從而提高機(jī)械性能本發(fā)明上述復(fù)合材料可以作為防銹、防腐蝕處理的涂膜，其工作原理為：本發(fā)明是由機(jī)/無(wú)機(jī)分子雜化的高分子聚合物，保持了環(huán)氧樹(shù)脂附著力，抗銹蝕，成膜性良好的特性。同時(shí)在聚合物高分子鏈上嫁接了無(wú)極性基團(tuán)，改善了涂膜的硬度，抗水解性能，耐氣候性及耐高溫性能。另外分子鏈的末端為潮氣敏感的烷氧基基團(tuán)，可以吸收空氣中的濕氣而縮合交聯(lián)，從而無(wú)需加入其他固化劑之類。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明可以用來(lái)取代傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂涂料，以改善其抗?jié)駸嵝阅?、底材附著?qiáng)度及苛刻環(huán)境下的可靠性?？捎糜诨ぴO(shè)備、海洋設(shè)施、礦山機(jī)械、橋梁等設(shè)施設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)件的防銹、防腐蝕處理。戶外大型儲(chǔ)罐的裝飾保護(hù)涂裝。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例的基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：所述環(huán)氧樹(shù)脂采用CIBA公司的環(huán)氧樹(shù)脂GY2600，Eq＝0.25。所述氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷的質(zhì)量含量≥98％。所述正硅酸乙酯的質(zhì)量含量為28％。按上述比例，將環(huán)氧樹(shù)脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液體)加入玻璃反應(yīng)器中，氣動(dòng)攪拌，循環(huán)水溫度20-30℃，恒溫后開(kāi)始滴加氨基硅烷(氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷)，幾分鐘(可以是1-10分鐘)后溫度升至35℃，控制滴加速度使溫度保持在40℃以下反應(yīng)，滴加完后再保溫4小時(shí)，得到上述涂層材料。實(shí)施例2本實(shí)施例的基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：所述環(huán)氧樹(shù)脂采用CIBA公司的環(huán)氧樹(shù)脂GY2600，Eq＝0.25。所述氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷的質(zhì)量含量≥98％。所述正硅酸乙酯的質(zhì)量含量為28％。將環(huán)氧樹(shù)脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液體)加入玻璃反應(yīng)器中，氣動(dòng)攪拌，循環(huán)水溫度20-30℃，恒溫后開(kāi)始滴加氨基硅烷(氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷)，幾分鐘后溫度升至45℃，控制滴加速度使溫度保持在40℃以下反應(yīng)，滴加完后再保溫4小時(shí)以上，反應(yīng)時(shí)沖入氮?dú)飧綦x含水汽的空氣?；谌苣z-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，該材料主體骨架為烷氧基硅化合物改性的高分子鏈段，因活性較強(qiáng)的烷氧基處在聚合物的末端，故在空氣中濕氣的作用下可以進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，并形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜。實(shí)施例3本實(shí)施例的基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：將環(huán)氧樹(shù)脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液體)加入玻璃反應(yīng)器中，氣動(dòng)攪拌，循環(huán)水溫度20-30℃，恒溫后開(kāi)始滴加氨基硅烷(氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷)，幾分鐘后溫度升至40℃，控制滴加速度使溫度保持在40℃以下反應(yīng)，所述反應(yīng)時(shí)沖入氮?dú)飧綦x含水汽的空氣，滴加完后再保溫5小時(shí)，得到涂層材料。實(shí)施例4本實(shí)施例的所述基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：將環(huán)氧樹(shù)脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液體)加入玻璃反應(yīng)器中，氣動(dòng)攪拌，循環(huán)水溫度20-30℃，恒溫后開(kāi)始滴加氨基硅烷(氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷)，幾分鐘后溫度升至40℃，控制滴加速度使溫度保持在40℃以下反應(yīng)，滴加完后再保溫6小時(shí)以上，所述反應(yīng)時(shí)沖入氮?dú)飧綦x含水汽的空氣。實(shí)施例5本實(shí)施例的所述基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料，由以下組分及其重量百分含量構(gòu)成：將環(huán)氧樹(shù)脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液體)加入玻璃反應(yīng)器中，氣動(dòng)攪拌，循環(huán)水溫度20-30℃，恒溫后開(kāi)始滴加氨基硅烷(氨基丙級(jí)三乙氧基硅烷)，幾分鐘后溫度升至35～45℃，控制滴加速度使溫度保持在40℃以下反應(yīng)，滴加完后再保溫4小時(shí)以上，所述反應(yīng)時(shí)沖入氮?dú)飧綦x含水汽的空氣。對(duì)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于溶膠-凝膠技術(shù)的有機(jī)無(wú)機(jī)的涂層材料進(jìn)行試驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：復(fù)合材料參數(shù)：測(cè)試項(xiàng)目清漆備注1)外觀透明液體目視2)粘度40～60秒T-4#杯，25℃3)固體份≥35％120℃/60min4)密度g/cm31.0±0.05g/cm320℃5)細(xì)度μm≤5刮板細(xì)度計(jì)6)建議膜厚μm5～15膜厚儀測(cè)定7)清洗異丙醇、丙二醇甲醚或它們?nèi)我獗壤幕旌衔镒鳛橥磕さ男阅埽罕景l(fā)明復(fù)合材料在陰涼、通風(fēng)、干燥處密封儲(chǔ)存，避免陽(yáng)光直射并遠(yuǎn)離火源。在5℃～25℃，相對(duì)濕度應(yīng)小于60％的室內(nèi)，涂料的保質(zhì)期不少于60天。本發(fā)明作為涂膜適用的基材包括但不限于：玻璃、鑄鐵、鋁合金、銅、不銹鋼及各種塑料低材。可以進(jìn)一步添加防銹蝕顏料如：鋅粉，多聚磷酸鋁的產(chǎn)品，達(dá)到重防腐的性能。本發(fā)明在玻璃底材上具有優(yōu)異的附著力和高強(qiáng)度，并具有極高的可見(jiàn)光透過(guò)率，可以提供裝飾效果極佳的彩色玻璃涂料。本發(fā)明復(fù)合材料作為涂膜，可以室溫固化，施工方便；耐沸水，抗?jié)駸?，防銹蝕；高硬度，耐磨損，抗刮擦；在光滑的金屬表面也表現(xiàn)出良好的附著力；良好的戶外耐久性,適合苛刻環(huán)境使用；優(yōu)異的耐介質(zhì)性能，耐各種有機(jī)溶劑。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。