专利名称：用于金属铝板表面防腐的有机-无机复合溶胶的制备方法
技术领域：
本发明涉及溶胶的制备，特别涉及用于提高金属铝板表面防腐涂层柔韧性和光泽 度的有机-无机复合溶胶的制备方法。
背景技术：
无机陶瓷涂料是一种新型有机-无机复合溶胶，基于溶胶-凝胶技术的纳米复合 涂层(无机瓷膜)通过有机基团的引入，使涂层兼具有机涂层的施工方便和无机涂层的高 硬度、耐磨等优良的机械性能，涂层由复合溶胶涂敷(喷涂、旋涂、浸涂等)后，通过低温 (100 200°C)固化即可得到具有高硬度、耐腐蚀、耐磨、耐热、不燃、低污染、陶瓷质地的涂 层，成为金属涂层防腐领域的一种环保、清洁的替代品，可广泛应用于铝、铁等金属或合金 的大气防腐领域内替代环境污染严重、对人体有害的氧化铬涂层的预处理涂层，具有广阔 的应用前景。作为溶胶-凝胶技术产品，催化剂对涂层的结构及性能影响很大。催化剂的 种类很多，当前的无机陶瓷涂料一般使用无机酸(如盐酸、硝酸)或有机酸(如甲酸、乙酸) 做催化剂，这些酸在溶胶的水解聚合过程中通过催化作用得到一定结构的涂层从而获得较 高的硬度，但与传统有机涂料(如聚胺酯涂料、环氧涂料)相比较，目前该类溶胶涂料所制 备涂层的柔韧性(抗冲击性能)和光泽度仍存在较大差距，很大程度上限制了该类涂料的 应用领域拓广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在不降低或较少降低涂层硬度的前提下， 用于提高金属铝板表面防腐涂层柔韧性及光泽度的有机-无机复合溶胶制备方法。本发明的解决方案是从催化剂入手，提供一种用于金属铝板表面防腐的有 机-无机复合溶胶的制备方法，包括如下步骤(1)在800r/min的搅拌条件下，将正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的至少一种加入1 5倍(质量比)的氨气的饱和醇溶剂中，然后加入水，使水与硅元素的摩尔比为6 10 1 ； 在60°C下反应他后，经旋转蒸发去掉占总质量30%的溶剂，获得高固含量的纳米二氧化硅 溶胶；(2)在lOOr/min的搅拌速率下，在前述纳米二氧化硅溶胶中加入Al (OH) 3溶胶，保 持Si Al摩尔比为5 1 1 ；在50°C陈化M小时后，获得Al (OH) 3溶胶原位改性包覆 的复合二氧化硅溶胶；(3)将含二价锌离子的锌盐与酸混合，使酸中所含H+与锌离子的摩尔比在3 6 1之间，制备成双组分催化剂；(4)在300r/min的搅拌条件下，在前述的复合二氧化硅溶胶中加入含锌离子的双 组分催化剂来调节二氧化硅溶胶的PH值，至复合二氧化硅溶胶最终pH值降低至1 5之 间；搅拌Ih后，将有机硅氧烷加入该溶胶中，控制有机硅氧烷与复合二氧化硅溶胶的质量 比为2 1 1 2，在室温下反应他后，制得适用于金属铝板防腐的复合溶胶。
本发明步骤(1)中氨气的饱和醇溶剂中醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇其中至少一种。本发明步骤(3)中含二价锌离子的锌盐所包含的盐为醋酸锌、氯化锌或硝酸锌 其中至少一种。本发明步骤(3)中酸为HC1、HNO3或甲酸其中至少一种。本发明步骤中有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲 氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷其中至少一种。与现有制备技术相比，本发明具有以下特点本发明在采用Al (OH)3溶胶原位包覆改性包覆二氧化硅溶胶作为纳米相取代单一 硅溶胶的同时，采用含二价锌离子的盐与有机酸或无机酸配合的双组分催化剂作为制备有 机无机复合溶胶反应过程的催化剂。由于二氧化硅溶胶粒子表面的AL(OH)3与基底金属铝 板表面的氧化层性质、组分相似，该溶胶在固化过程中更易于形成Al-O-Al键合，而不是传 统硅溶胶在金属铝板上较少形成的Si-O-Al键合，增加了涂层与金属铝板的附着力，而附 着力的提高为涂层的硬度和柔韧性提高提供了基础。同时，在提高涂层光泽度和柔韧性方 面，本发明采用了含二价锌离子的盐与酸配合的双组分催化剂，利用锌离子在催化过程中 吸附氧孤对电子的特性，控制溶液中IT的浓度从而控制水解聚合反应速度，使反应产物形 成一定分子量的线型结构而非柔韧性较差的体型结构，从而提高涂层的柔韧性(抗冲击性 能提高了至20 30cm · Kg)和光泽度(光泽度值可提高50以上)。
具体实施例方式以下通过实例进一步对本发明进行描述。本发明中用于金属铝板表面防腐的有机-无机复合溶胶的制备方法包括如下几 个步骤(1)在800r/min的搅拌条件下，将正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的一种或两种的混 合物加入1 5倍(质量比)的氨气的饱和醇溶剂中，然后加入水，确保水与硅元素的摩尔 比为6 1 10 1，在60°C下反应他后，经旋转蒸发去掉约占总质量30%的溶剂，获得 高固含量纳米二氧化硅溶胶；(2)在lOOr/min的搅拌速率下，在纳米二氧化硅溶胶中加入Al (OH) 3溶胶，保持 Si Al摩尔比为5 1 1 1，在50°C陈化M小时后，获得Al (OH)3溶胶原位改性包覆 的复合二氧化硅溶胶；(3)将一定质量含二价锌离子的锌盐与酸混合，使酸中所含H+与锌离子的摩尔比 在3 1 6 1之间；(4)在300r/min的搅拌条件下，在复合二氧化硅溶胶中加入含锌离子的催化剂， 使复合二氧化硅溶胶PH值保持在1 5，搅拌Ih后，将有机硅氧烷加入上述溶胶中，控制有 机硅氧烷与复合二氧化硅溶胶的质量比为2 1 1 2，在室温下(25°C)反应Mi后，制 得适用于金属铝板防腐的复合溶胶。各实施例中的试验数据见下表
权利要求
1.用于金属铝板表面防腐的有机-无机复合溶胶的制备方法，包括如下步骤(1)在800r/min的搅拌条件下，将正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的至少一种加入1 5 倍(质量比)的氨气的饱和醇溶剂中，然后加入水，使水与硅元素的摩尔比为6 10 1;在 60°C下反应他后，经旋转蒸发去掉占总质量30%的溶剂，获得高固含量的纳米二氧化硅溶 胶；(2)在lOOr/min的搅拌速率下，在前述纳米二氧化硅溶胶中加入Al(OH)3溶胶，保持 Si Al摩尔比为5 1 1 ；在50°C陈化M小时后，获得Al (OH)3溶胶原位改性包覆的复 合二氧化硅溶胶；(3)将含二价锌离子的锌盐与酸混合，使酸中所含H+与锌离子的摩尔比在3 6 1 之间，制备成双组分催化剂；(4)在300r/min的搅拌条件下，在前述的复合二氧化硅溶胶中加入含锌离子的双组分 催化剂来调节二氧化硅溶胶的PH值为广5 ；搅拌Ih后，将有机硅氧烷加入该溶胶中，控制 有机硅氧烷与复合二氧化硅溶胶的质量比为2 Γ1 2，在室温下反应他后，制得适用于 金属铝板防腐的复合溶胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中氨气的饱和醇溶剂中醇溶 剂为甲醇、乙醇或异丙醇其中至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中含二价锌离子的锌盐所包 含的盐为醋酸锌、氯化锌或硝酸锌其中至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中酸为恥1、顯03或甲酸其 中至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中有机硅氧烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷其中至少一种。
全文摘要
本发明涉及溶胶的制备，旨在提供一种用于金属铝板表面防腐的有机-无机复合溶胶的制备方法。包括在搅拌下将正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的至少一种加入氨气的饱和醇溶剂中，然后加入水，在60℃下反应；然后在搅拌下再加入Al(OH)3溶胶，50℃陈化24小时；再将含二价锌离子的锌盐与酸混合制备成双组分催化剂，并在搅拌下加入调节pH值为1～5；搅拌后将有机硅氧烷加入该溶胶中反应，制得适用于金属铝板防腐的复合溶胶。本发明增加了涂层与金属铝板的附着力，为涂层的硬度和柔韧性提高提供了基础；使反应产物形成一定分子量的线型结构而非柔韧性较差的体型结构，从而提高涂层的柔韧性。
文档编号C08G77/04GK102134411SQ201110021669
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者吴春春, 杨辉, 申乾宏 申请人:浙江大学