一種環境友好型有機‑無機雜化防腐保護膜的製備方法與流程
2023-05-22 13:42:01
本發明涉及材料製備技術領域，具體的涉及一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法。
背景技術：
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隨著科學技術的發展，人們對材料的要求也越來越高，將不同種類的材料通過一定的工藝方法製成複合材料，可使它保留原有組分的優點，克服缺點，並顯示出一些新的性能。無機-有機雜化材料綜合了無機材料和有機材料的優良特性，是一種均勻的多相材料，其中必須有一相的尺寸至少有一個維度在納米級，納米相與其他相間通過化學(共價鍵、配位鍵)與物理(氫鍵等)作用，在納米水平上複合。無機-有機雜化材料具有納米材料的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應等性質。另外，這種材料的形態和性能可在相當大的範圍內調節，使材料的性能呈現多樣化。
目前無機-有機雜化材料主要存在以下缺點：(1)納米顆粒比表面積大，在體系中易發生團聚，分散度較差，從而失去其納米特性；(2)製得的無機-有機雜化材料耐腐蝕性能、防腐性能差。
技術實現要素：
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本發明的目的是提供一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，該方法製得的防腐保護膜耐腐蝕性能好，耐熱耐磨性能佳，力學性能優異，固化時間短，無毒，且製備方法簡單，成本低。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向有機溶劑中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至30-60℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、引發劑攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後100-120℃下固化5-10h，得到有機-無機雜化防腐保護膜。
作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述有機溶劑為丙酮、四氫呋喃、二甲苯、乙醇、乙酸乙酯中的一種或多種混合。
作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為(5-15)：1。
作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述有機溶劑與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為(2-8)：1。
作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：(3-5)。
作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為(0.05-0.1)：1。
作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、引發劑的質量比為(8-15)：(1-2)：3:1。
作為上述技術方案的優選，步驟(2)中，所述引發劑為過氧化二碳酸二環己酯、過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、過氧化苯甲醯、雙(3,5,5-三甲基-1-氧代己基)過氧化物、過氧化苯甲酸第三丁酯中的一種或多種混合。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
本發明在溶膠凝膠法來水解縮合γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的混合物過程中，適量滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，併合理控制二者的用量，有效促進了γ-氨丙基三乙氧基矽烷的水解性能，大大縮短了反應時間，製得的SiO2的倍半矽氧烷體系穩定性好；
本發明在塗膜前的處理液中添加適量的氨基三甲叉磷酸，有效提高了其塗膜性能，得到的保護膜耐腐蝕性能更為優異，耐磨防刮性能好，且該製備方法簡單，生產成本低。
具體實施方式：
為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明進一步說明，實施例只用於解釋本發明，不會對本發明構成任何的限定。
實施例1
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向丙酮中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至45℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷，其中，γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為5：1，丙酮與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為2：1，檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：3，檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為0.05：1；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、過氧化二碳酸二環己酯攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後100℃下固化10h，得到有機-無機雜化防腐保護膜，其中，乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、過氧化二碳酸二環己酯的質量比為8：1：3:1。
實施例2
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向四氫呋喃中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至60℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷，其中，γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為15：1，四氫呋喃與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為8：1，檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：5，檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為0.1：1；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後120℃下固化5h，得到有機-無機雜化防腐保護膜，其中，乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、過氧化(2-乙基己酸)叔丁酯的質量比為15：2：3:1。
實施例3
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向二甲苯中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至50℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷，其中，γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為7：1，二甲苯與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為4：1，檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：3.5，檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為0.06：1；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、過氧化苯甲醯攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後105℃下固化6h，得到有機-無機雜化防腐保護膜，其中，乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、過氧化苯甲醯的質量比為10：1.2：3:1。
實施例4
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向乙醇中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至50℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷，其中，γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為9：1，乙醇與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為5：1，檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：4，檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為0.07：1；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、雙(3,5,5-三甲基-1-氧代己基)過氧化物攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後110℃下固化7h，得到有機-無機雜化防腐保護膜，其中，乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、雙(3,5,5-三甲基-1-氧代己基)過氧化物的質量比為12：1.4：3:1。
實施例5
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向乙酸乙酯中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至55℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷，其中，γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為11：1，乙酸乙酯與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為6：1，檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：4.5，檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為0.08：1；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、過氧化苯甲酸第三丁酯攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後115℃下固化8h，得到有機-無機雜化防腐保護膜，其中，乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、過氧化苯甲酸第三丁酯的質量比為13：1.8：3:1。
實施例6
一種環境友好型有機-無機雜化防腐保護膜的製備方法，包括以下步驟：
(1)採用溶膠凝膠法來製備SiO2的倍半矽氧烷，首先向乙酸乙酯中依次加入γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯，攪拌混合均勻後，升溫至60℃，滴加檸檬酸與冰醋酸的混合物，繼續反應，反應過程中採用凝膠色譜測其平均分子量，確定生成了SiO2的倍半矽氧烷，其中，γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯的質量比為13：1，有機溶劑與γ-氨丙基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯混合物的質量比為7：1，檸檬酸與冰醋酸的混合物中，檸檬酸與冰醋酸的質量比為1：5，檸檬酸、冰醋酸的混合物與有機溶劑的質量比為0.09：1；
(2)向步驟(1)製得的SiO2的倍半矽氧烷體系中加入乙醇、雙(3,5,5-三甲基-1-氧代己基)過氧化物攪拌均勻後，然後加入氨基三甲叉膦酸，攪拌混合均勻，然後根據著膜物的大小採用浸膜、噴塗或刷塗的塗膜法，然後100-120℃下固化5-10h，得到有機-無機雜化防腐保護膜，其中，乙醇、氨基三甲叉膦酸、SiO2倍半矽氧烷、雙(3,5,5-三甲基-1-氧代己基)過氧化物的質量比為13：1.8：3:1。