基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料及其制备方法技术领域本发明涉及一种复合材料，具体地，涉及一种可以用作涂层的基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料及其制备方法。
背景技术：
环氧树脂涂料并作为钢、铝、电镀钢和混凝土的保护和装饰性涂层，广泛应用于航海、结构、建筑以及飞行器及产品抛光等场合。环氧树脂涂料在很多基材上比如钢、混凝土等，具有很好的防腐蚀性。现有技术中，如中国专利申请201110396815.2中记载：有机无机杂化的溶胶凝胶涂层作为一种新型的表面防护涂层，具有与基体结合力强、对环境无危害和工艺流程简单等优点，同时克服了无机涂层高脆性、高温烧结等缺点，得到了广泛研究。有机无机杂化的溶胶凝胶涂层制备的主要原料是硅烷，在溶胶配制过程中有机硅烷发生水解，生成大量反应活性很高的硅醇基团(Si-OH)。溶胶涂敷在金属基团表面以后，硅醇基团之间发生缩聚反应生成Si-O-Si的空间网络结构，而硅醇基团与金属表面也发生反应，反应后通过Me-O-Si键连接，从而达到覆盖金属表面的效果。金属表面有机无机杂化的溶胶凝胶涂层包含有机和无机两个部分，无机部分主要是Si-O-Si的空间网络结构，是整个涂层的骨架部分，而有机部分主要由有机硅烷未发生水解的有机链段组成，该部分能够很好的弥补无机涂层韧性差、易产生裂纹以及难以获得较厚膜层等缺点。但同时，有机部分可能产生两个缺点：1、涂层的综合力学性能降低；2、表面的有机溶剂挥发后会残留孔洞，影响其致密性和耐蚀性能。这二个缺点的解决方案通常是改变硅烷的加入种类或浓度，是水解后有机链段的种类和含量发生变化，改变有机与无机成分在涂层中的比例，从而提高涂层的综合性能。中国发明专利CN200910036439.9提供了一种添加改性聚硅氧烷的环氧树脂复合材料，包括100重量份的环氧树脂、1～100重量份的聚醚与倍半硅氧烷共改性聚硅氧烷、10～80重量份的固化剂。但是该技术需要加入相当成分的固化剂。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，该材料主体骨架为烷氧基硅化合物改性的高分子链段，因活性较强的烷氧基处在聚合物的末端，故在空气中湿气的作用下可以进行水解缩合反应，并形成三维网状结构涂膜。具体的，所述基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：作为一个优选方式，所述基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：上述优选方式中的涂层材料能获得更好的效果。更优选的，所述环氧树脂优选CIBA公司的环氧树脂GY2600，Eq＝0.25。更优选的，所述氨基丙级三乙氧基硅烷的质量含量≥98％。更优选的，所述正硅酸乙酯的质量含量为28％。本发明提供一种基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料的制备方法，所述方法为：将环氧树脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液体)加入反应器中，气动搅拌，循环水温度20-30℃，恒温后开始滴加氨基硅烷(氨基丙级三乙氧基硅烷)，几分钟后温度升至35～45℃，控制滴加速度使温度保持在40℃以下反应，滴加完后再保温至少4小时，得到涂层材料。优选地，所述反应时冲入氮气隔离含水汽的空气。本发明采用上述制备方法，能够得到三维网状结构涂膜，三维网状提高涂层的致密性，提高防腐蚀性能。同时环氧官能团提高与基体的结合能力，提高涂层的粘着力及抗剥落性能，从而提高机械性能本发明上述复合材料可以作为防锈、防腐蚀处理的涂膜，其工作原理为：本发明是由机/无机分子杂化的高分子聚合物，保持了环氧树脂附着力，抗锈蚀，成膜性良好的特性。同时在聚合物高分子链上嫁接了无极性基团，改善了涂膜的硬度，抗水解性能，耐气候性及耐高温性能。另外分子链的末端为潮气敏感的烷氧基基团，可以吸收空气中的湿气而缩合交联，从而无需加入其他固化剂之类。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明可以用来取代传统的环氧树脂涂料，以改善其抗湿热性能、底材附着强度及苛刻环境下的可靠性。可用于化工设备、海洋设施、矿山机械、桥梁等设施设备的钢结构件的防锈、防腐蚀处理。户外大型储罐的装饰保护涂装。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。实施例1本实施例的基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：所述环氧树脂采用CIBA公司的环氧树脂GY2600，Eq＝0.25。所述氨基丙级三乙氧基硅烷的质量含量≥98％。所述正硅酸乙酯的质量含量为28％。按上述比例，将环氧树脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液体)加入玻璃反应器中，气动搅拌，循环水温度20-30℃，恒温后开始滴加氨基硅烷(氨基丙级三乙氧基硅烷)，几分钟(可以是1-10分钟)后温度升至35℃，控制滴加速度使温度保持在40℃以下反应，滴加完后再保温4小时，得到上述涂层材料。实施例2本实施例的基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：所述环氧树脂采用CIBA公司的环氧树脂GY2600，Eq＝0.25。所述氨基丙级三乙氧基硅烷的质量含量≥98％。所述正硅酸乙酯的质量含量为28％。将环氧树脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液体)加入玻璃反应器中，气动搅拌，循环水温度20-30℃，恒温后开始滴加氨基硅烷(氨基丙级三乙氧基硅烷)，几分钟后温度升至45℃，控制滴加速度使温度保持在40℃以下反应，滴加完后再保温4小时以上，反应时冲入氮气隔离含水汽的空气。基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，该材料主体骨架为烷氧基硅化合物改性的高分子链段，因活性较强的烷氧基处在聚合物的末端，故在空气中湿气的作用下可以进行水解缩合反应，并形成三维网状结构涂膜。实施例3本实施例的基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：将环氧树脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液体)加入玻璃反应器中，气动搅拌，循环水温度20-30℃，恒温后开始滴加氨基硅烷(氨基丙级三乙氧基硅烷)，几分钟后温度升至40℃，控制滴加速度使温度保持在40℃以下反应，所述反应时冲入氮气隔离含水汽的空气，滴加完后再保温5小时，得到涂层材料。实施例4本实施例的所述基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：将环氧树脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液体)加入玻璃反应器中，气动搅拌，循环水温度20-30℃，恒温后开始滴加氨基硅烷(氨基丙级三乙氧基硅烷)，几分钟后温度升至40℃，控制滴加速度使温度保持在40℃以下反应，滴加完后再保温6小时以上，所述反应时冲入氮气隔离含水汽的空气。实施例5本实施例的所述基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料，由以下组分及其重量百分含量构成：将环氧树脂，正硅酸乙酯TEOS，乙醇混合后(透明液体)加入玻璃反应器中，气动搅拌，循环水温度20-30℃，恒温后开始滴加氨基硅烷(氨基丙级三乙氧基硅烷)，几分钟后温度升至35～45℃，控制滴加速度使温度保持在40℃以下反应，滴加完后再保温4小时以上，所述反应时冲入氮气隔离含水汽的空气。对本发明上述实施例的基于溶胶-凝胶技术的有机无机的涂层材料进行试验，具体实验参数如下：复合材料参数：测试项目清漆备注1)外观透明液体目视2)粘度40～60秒T-4#杯，25℃3)固体份≥35％120℃/60min4)密度g/cm31.0±0.05g/cm320℃5)细度μm≤5刮板细度计6)建议膜厚μm5～15膜厚仪测定7)清洗异丙醇、丙二醇甲醚或它们任意比例的混合物作为涂膜的性能：本发明复合材料在阴凉、通风、干燥处密封储存，避免阳光直射并远离火源。在5℃～25℃，相对湿度应小于60％的室内，涂料的保质期不少于60天。本发明作为涂膜适用的基材包括但不限于：玻璃、铸铁、铝合金、铜、不锈钢及各种塑料低材。可以进一步添加防锈蚀颜料如：锌粉，多聚磷酸铝的产品，达到重防腐的性能。本发明在玻璃底材上具有优异的附着力和高强度，并具有极高的可见光透过率，可以提供装饰效果极佳的彩色玻璃涂料。本发明复合材料作为涂膜，可以室温固化，施工方便；耐沸水，抗湿热，防锈蚀；高硬度，耐磨损，抗刮擦；在光滑的金属表面也表现出良好的附着力；良好的户外耐久性,适合苛刻环境使用；优异的耐介质性能，耐各种有机溶剂。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。