一种聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超亲水、防腐蚀、可常温或加热固化的聚合物陶瓷型涂层材料及其制备方法和应用；该材料包括A组分和B组分，其中，A组分为巯基改性有机

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于杂化材料
，特别涉及一种具有超亲水和防腐特性的聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，超亲水功能表面受到了人们的广泛关注。由于其特殊的表面浸润性，在建筑卫浴材料、生物医用材料、防污材料、油水分离、电器电子工业、机械工业、精细化工等领域具有良好的应用前景，在近来得到了迅猛发展。为此，人们开发出各种不同超亲水功能表面的材料及制备技术，但仍存在制备方法复杂，超亲水表面不稳定等缺点。
[0003]对于金属材料，表面涂层的防腐防护至关重要。以传统的五金卫浴产品为例，目前常采用铜
‑
镍
‑
铬镀层和有机喷涂等方法进行表面处理，主要关注其表面外观和耐腐蚀性；而新一代的卫浴五金产品表面处理不仅要求涂层具有高耐腐蚀性，更要兼顾美观、易清洁、环保等市场需求。然而目前卫浴表面自清洁涂层产品极少，且涂层的使用寿命短，综合性能不佳。超亲水功能表面，具有独特的自洁性能，若将超亲水功能表面应用于卫浴五金产品中，一方面有助于提高卫浴产品档次和附加值，另一方面，可以给人们带来全新、便利、舒适及环保的生活体验。在医用金属材料方面，超亲水功能涂层可赋予材料较好的生物相容性、自洁、抗菌特性。由此可见，开发同时具有超亲水特性和防腐特性的功能表面涂层材料，对于金属材料的应用拓广，具有重要的意义。然而，目前罕见同时具有超亲水和防腐特性的涂层技术的报道。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种具有超亲水和防腐特性的聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料。本专利技术的涂层材料能够实现常温或加热固化、薄层厚度可调节、在微米级厚度即可获得高硬度、高附着力、抗腐蚀、抗粘附等多种特性功能，同时具有可稳定贮存优点。
[0005]本专利技术另一目的在于提供一种上述聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料的制备方法。本专利技术制备方法是在硅烷氧基水解缩合反应的基础上，利用环氧基团和巯基基团进行反应制成了反应型双组分聚合物陶瓷型涂层材料。本专利技术涂层材料结合了无机部分的水解缩合和有机部分的化学反应完成涂层体系的可常温固化过程。
[0006]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0007]一种聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料，其特征在于：包括质量比为0.1:1
‑
10:1的A组分和B组分，其中，A组分为巯基改性有机
‑
无机杂化溶胶，B组分为植酸/环氧改性有机
‑
无机杂化溶胶。
[0008]所述A组分由以下方法制备得到：把巯基硅烷、溶剂和水在室温搅拌均匀，加热回流反应，室温陈化，得到巯基改性有机
‑
无机杂化溶胶；
[0009]以质量百分比计，A组分制备反应体系中所述巯基硅烷含量为5
‑
70％，所述溶剂含
量为10
‑
95％，所述水含量为0
‑
20％，所述加热回流反应优选在20
‑
60℃下冷凝回流1
‑
24h；所述陈化的时间优选为4
‑
48h。
[0010]所述B组分由以下方法制备得到：把植酸、环氧硅烷A、正硅酸前驱体、溶剂和水在室温搅拌均匀，加热回流反应；再加入环氧硅烷B，室温搅拌均匀，陈化，得到植酸/环氧改性有机
‑
无机杂化溶胶。
[0011]以质量百分比计，B组分制备反应体系中所述植酸含量为5
‑
80％，所述环氧硅烷A含量为1
‑
70％，所述正硅酸前驱体含量为1
‑
50％，所述溶剂含量为16.9
‑
90.9％，所述水含量为0.1
‑
40％，所述环氧硅烷B含量为1
‑
70％；所述加热回流反应优选在20
‑
70℃下冷凝回流3
‑
8h；所述陈化的时间优选为20
‑
72h。
[0012]为了更好地实现本专利技术，所述的巯基硅烷为3
‑
巯丙基三乙氧基硅烷、3
‑
巯丙基三甲氧基硅烷、3
‑
巯基丙基甲基二乙氧基硅烷、3
‑
巯基丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
[0013]为了更好地实现本专利技术，所述的环氧硅烷A为2
‑
(3,4
‑
环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、2
‑
(3,4
‑
环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和3
‑
缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
[0014]为了更好地实现本专利技术，所述的环氧硅烷B为2
‑
(3,4
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环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷、2
‑
(3,4
‑
环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
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环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷和3
‑
缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
[0015]为了更好地实现本专利技术，所述的正硅酸前驱体为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯的至少一种。
[0016]为了更好地实现本专利技术，所述的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和醋酸乙酯中的至少一种。
[0017]本专利技术聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料的制备方法，包括以下步骤：把质量比为0.1:1
‑
10:1的A组分和B组分混合，搅拌均匀，即得到聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料。
[0018]本专利技术的聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料的使用方法，其特征在于：把聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料涂膜在基材上，在0
‑
100℃条件下固化1
‑
48h，即得到聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层。根据涂膜基材的大小和形状，可采用不同的涂膜方法，如浸膜、喷涂、刷涂等。
[0019]本专利技术的机理为：
[0020](1)本专利技术在聚合物陶瓷涂层体系里面引入亲水性的植酸物质，以及结合硅烷水解反应获得亲水性硅羟基，使得聚合物陶瓷涂层具有稳定的超亲水特性；另外，结合植酸固有的金属防腐特性和硅烷类有机无机杂化涂层本身优异的抗腐蚀特性，使得所制备的聚合物陶瓷涂层材料兼具有耐腐蚀和超亲水的功能。
[0021](2)本专利技术利用环氧基团和巯基基团进行反应制成了反应型双组分聚合物陶瓷型涂层材料，结合了无机部分的水解缩合和有机部分的化学反应完成涂层体系的可常温或加热固化过程。
[0022](3)本专利技术中，植酸在体系中充当了多种功能角色，如植酸可充当体系中硅烷水解和缩合的催化剂、巯基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料，其特征在于：包括质量比为0.1:1
‑
10:1的A组分和B组分，其中，A组分为巯基改性有机
‑
无机杂化溶胶，B组分为植酸/环氧改性有机
‑
无机杂化溶胶；所述A组分由以下方法制备得到：把巯基硅烷、溶剂和水在室温搅拌均匀，加热回流反应，室温陈化，得到巯基改性有机
‑
无机杂化溶胶；所述B组分由以下方法制备得到：把植酸、环氧硅烷A、正硅酸前驱体、溶剂和水在室温搅拌均匀，加热回流反应；再加入环氧硅烷B，室温搅拌均匀，陈化，得到植酸/环氧改性有机
‑
无机杂化溶胶。2.根据权利要求1所述的聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料，其特征在于：以质量百分比计，A组分制备反应体系中所述巯基硅烷含量为5
‑
70％；所述溶剂含量为10
‑
95％；所述水含量为0
‑
20％；所述加热回流反应在20
‑
60℃下冷凝回流1
‑
24h；所述陈化的时间为4
‑
48h。3.根据权利要求1所述的聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料，其特征在于：以质量百分比计，B组分制备反应体系中所述植酸含量为5
‑
80％、环氧硅烷A含量为1
‑
70％、正硅酸前驱体含量为1
‑
50％、溶剂含量为16.9
‑
90.9％、水含量为0.1
‑
40％、环氧硅烷B含量为1
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70％；所述加热回流反应在20
‑
70℃下冷凝回流3
‑
8h；所述陈化的时间为20
‑
72h。4.根据权利要求1所述的聚合物陶瓷型超亲水防腐涂层材料，其特征在于：所述的巯基硅烷为3

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云鸿，彭新艳，黄海滨，范良彪，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：