一种复合有机硅涂料及其制备方法和应用与流程

1.本技术属于涂料技术领域，尤其涉及一种复合有机硅涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.为提高有机硅涂料的性能，人们常在有机硅涂料中添加一些额外的组分，如cn201911135161.0公开的一种防腐耐磨有机硅涂料的制备方法，该制备方法中在有机硅涂料中添加了改性石墨烯，改性石墨烯会构成坚硬的保护层，从而提高了涂层的抗磨性能和涂层的抗腐蚀性能。
3.但在有机硅涂料中添加额外的组分，一方面提高了有机硅涂料的原料成本，另一方面也导致制备工艺复杂化，从而导致了有机硅涂料的制备成本提高，因此，如何在不需要添加额外组分的情况下，提高有机硅涂料的性能是现有技术存在的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种复合有机硅涂料及其制备方法和应用，可以解决现有技术中有机硅涂料耐腐蚀性能有待提高的技术问题。
5.本技术第一方面提供了一种复合有机硅涂料，所述复合有机硅涂料的组分包括羟基硅油、二甲基硅油、无机填料、阻燃粉、交联剂以及催化剂；
6.所述羟基硅油包括第一羟基硅油和第二羟基硅油；
7.所述第一羟基硅油的粘度为1000
‑
1500cps；
8.所述第二羟基硅油的粘度为20000
‑
30000cps。
9.优选的，所述复合有机硅涂料的组分还包括端含氢硅油。
10.需要说明的是，端含氢硅油可以作为硅油聚合物进行嵌段的有效补充成分，提高了三维交联网络结构的强度，可使复合有机硅涂料中的三维交联网络表现出更好的耐海水腐蚀效果。
11.优选的，所述复合有机硅涂料的组分还包括硅烷偶联剂和溶剂。
12.需要说明的是，硅烷偶联剂可以进一步提高复合有机硅涂料中各无机、有机组分之间的相容性，使复合有机硅涂料的涂层更加致密，耐海水腐蚀效果强。
13.优选的，所述无机填料包括纳米碳酸钙、疏水白炭黑、硫酸钡以及钛白粉中的至少一种。
14.优选的，阻燃粉包括氢氧化铝、氢氧化镁以及氧化锌中的至少一种。
15.优选的，所述交联剂由甲基三丁酮肟基硅烷和四丁酮肟基硅烷组成。
16.优选的，所述催化剂包括铂金催化剂和有机锡催化剂。
17.优选的，所述硅烷偶联剂包括甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷。
18.优选的，所述溶剂包括120号、150号、200号溶剂油中的至少一种。
19.优选的，所述羟基硅油中第一羟基硅油与第二羟基硅油的质量比为1:3～5。
20.优选的，所述二甲基硅油的粘度为100
‑
1000cps。
21.优选的，所述端含氢硅油的氢摩尔含量为0.3
‑
0.5％。
22.优选的，所述交联剂中甲基三丁酮肟基硅烷的质量百分数为40～60％，四丁酮肟基硅烷的质量百分数为40～60％。
23.优选的，以质量份计算，所述复合有机硅涂料的组分包括：
24.羟基硅油20～40份；
25.二甲基硅油5～8份；
26.端含氢硅油2～3份
27.纳米碳酸钙0.5～2份；
28.疏水白炭黑1～5份；
29.阻燃粉5～15份；
30.交联剂1～3份；
31.硅烷偶联剂1～3份；
32.催化剂0.01～0.05份；
33.溶剂100～150份。
34.本技术第二方面提供了一种复合有机硅涂料的制备方法，包括以下步骤：
35.步骤一：将羟基硅油、二甲基硅油、纳米碳酸钙、阻燃粉、疏水白炭黑、催化剂以及溶剂油搅拌，得到有机硅混合溶液；
36.步骤二：在所述有机硅混合溶液中加入交联剂后抽真空，搅拌加热；
37.所述搅拌加热的时间为1～2h；
38.所述搅拌加热的温度为50～60℃。
39.优选的，所述步骤一具体包括将羟基硅油、端含氢硅油、二甲基硅油、纳米碳酸钙、阻燃粉、疏水白炭黑、催化剂以及溶剂油搅拌，得到有机硅混合溶液；
40.优选的，所述所述步骤二具体包括在所述有机硅混合溶液中加入交联剂和硅烷偶联剂后抽真空，搅拌加热。
41.优选的，所述步骤一之前还包括将羟基硅油、端含氢硅油、二甲基硅油、纳米碳酸钙、阻燃粉、疏水白炭黑、催化剂、溶剂油、交联剂以及硅烷偶联剂脱水。
42.需要说明的是，为避免聚合反应速度过快导致的聚合产物复合有机硅涂料的质量不佳，需通过控制聚合反应的温度来控制反应速度，而聚合反应的温度为50～60℃，无法使复合有机硅涂料中各原料中的水分去除，从而导致聚合产物复合有机硅涂料含有水分，一方面水分可以从内部腐蚀涂料固化成的涂层，另一方面水分的存在还软化了复合有机硅涂料的三维交联网络，使复合有机硅涂料固化的涂膜硬度降低，耐腐蚀性能下降。
43.本技术第三方面提供了复合有机硅涂料或上述制备方法制备得到的复合有机硅涂料在防海水腐蚀领域中的应用。
44.需要说明的是，本技术提供的复合有机硅涂料在固化成涂膜后，致密性好，腐蚀成分不容易渗透，从而适用于防海水腐蚀领域。
45.综上所述，本技术提供了一种复合有机硅涂料及其制备方法和应用；其中，所述复合有机硅涂料包括羟基硅油、二甲基硅油、无机填料、阻燃粉、交联剂以及催化剂；所述羟基硅油包括第一羟基硅油和第二羟基硅油；所述第一羟基硅油的粘度为1000
‑
1500cps，所述第二羟基硅油的粘度为20000
‑
30000cps，高粘度的羟基硅油流动性不好，从而难以与复合
有机硅涂料各组分相容，制备成涂膜后，容易开裂，涂层致密性不佳，而在复合有机硅涂料中增加低粘度的第一羟基硅油后，由于第一羟基硅油的粘度为1000
‑
1500cps，聚合程度低，从而在催化剂以及交联剂的作用下可以与高粘度的第二羟基硅油发生进一步聚合反应，形成具有三维交联网络的高粘度聚合物，在聚合过程中，能够将二甲基硅油、无机填料、阻燃粉笼罩在三维交联网络结构中，从而使复合有机硅涂料各组分相容，制备成涂膜后，不易开裂，涂层致密性好，从而解决了现有技术中有机硅涂料的耐腐蚀性能有待提高的技术问题。
附图说明：
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
47.图1为本技术制备复合有机硅涂料的流程图。
具体实施方式：
48.本技术提供了一种复合有机硅涂料及其制备方法和应用，可以解决现有技术中复合有机硅涂料的耐腐蚀性能有待提高的技术问题。
49.下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
50.其中，以下实施例所用试剂或原料均为市售或自制。
51.实施例1
52.本实施例1提供了第一种复合有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
53.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
54.步骤二：向行星桶内投入30g羟基硅油、6g二甲基硅油、1g纳米碳酸钙、2.5g端含氢硅油、10g阻燃粉、3g疏水白炭黑、0.03g催化剂、100g120号溶剂油，搅拌分散均匀；
55.步骤三：加入2g交联剂、1g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌1.5h，完成反应。
56.其中，羟基硅油由1000cps，羟基含量为0.2％的低粘度羟基硅油和20000cps的双羟基封端的羟基硅油组成，所述低粘度羟基硅油和双羟基封端的羟基硅油的重量比为1:4；二甲基硅油的粘度为500cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.4％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷50％；四丁酮肟基硅烷50％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为120号溶剂油。
57.实施例2
58.本实施例2提供了第二种复合有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
59.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
60.步骤二：向行星桶内投入20g羟基硅油、8g二甲基硅油、2g纳米碳酸钙、2g端含氢硅油、15g阻燃粉、1g疏水白炭黑、0.03g催化剂、100g120号溶剂油，搅拌分散均匀；
61.步骤三：加入1g交联剂、1g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌1.5h，完成反应。
62.其中，羟基硅油由1500cps，羟基含量为0.15％的低粘度羟基硅油和20000cps的双羟基封端的羟基硅油组成，所述低粘度羟基硅油和双羟基封端的羟基硅油的重量比为1:3；二甲基硅油的粘度为350cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.3％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷50％；四丁酮肟基硅烷50％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为120号溶剂油。
63.实施例3
64.本实施例3提供了第三种复合有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
65.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
66.步骤二：向行星桶内投入40g羟基硅油、5g二甲基硅油、0.5g纳米碳酸钙、3g端含氢硅油、5g阻燃粉、5g疏水白炭黑、0.05g催化剂、100g120号溶剂油，搅拌分散均匀；
67.步骤三：加入3g交联剂、2g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌2h，完成反应。
68.其中，羟基硅油由1500cps，羟基含量为0.15％的低粘度羟基硅油和30000cps的双羟基封端的羟基硅油组成，所述低粘度羟基硅油和双羟基封端的羟基硅油的重量比为1:3；二甲基硅油的粘度为1000cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.5％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷40％；四丁酮肟基硅烷60％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为120号溶剂油。
69.实施例4
70.本实施例4提供了第四种复合有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
71.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
72.步骤二：向行星桶内投入25g羟基硅油、7g二甲基硅油、2g纳米碳酸钙、2.5g端含氢硅油、8g阻燃粉、4g疏水白炭黑、0.02g催化剂、100g150号溶剂油，搅拌分散均匀；
73.步骤三：加入3g交联剂、1g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌1.5h，完成反应。
74.其中，羟基硅油由1000cps，羟基含量为0.2％的低粘度羟基硅油和25000cps的双羟基封端的羟基硅油组成，所述低粘度羟基硅油和双羟基封端的羟基硅油的重量比为1:4；二甲基硅油的粘度为500cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.3％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷40％；四丁酮肟基硅烷60％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为150号溶剂油。
75.实施例5
76.本实施例5提供了第五种复合有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
77.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
78.步骤二：向行星桶内投入35g羟基硅油、6g二甲基硅油、1g纳米碳酸钙、2.5g端含氢硅油、11g阻燃粉、2g疏水白炭黑、0.04g催化剂、100g150号溶剂油，搅拌分散均匀；
79.步骤三：加入2g交联剂、1.5g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌2h，完成反应。
80.其中，羟基硅油由1500cps，羟基含量为0.15％的低粘度羟基硅油和30000cps的双
羟基封端的羟基硅油组成，所述低粘度羟基硅油和双羟基封端的羟基硅油的重量比为1:3；二甲基硅油的粘度为1000cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.3％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷40％；四丁酮肟基硅烷60％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为150号溶剂油。
81.实施例6
82.本实施例6提供了第六种复合有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
83.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
84.步骤二：向行星桶内投入30g羟基硅油、8.5g二甲基硅油、1g纳米碳酸钙、10g阻燃粉、3g疏水白炭黑、0.03g催化剂、100g120号溶剂油，搅拌分散均匀；
85.步骤三：加入2g交联剂、1g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌1.5h，完成反应。
86.其中，羟基硅油由1000cps，羟基含量为0.2％的低粘度羟基硅油和20000cps的双羟基封端的羟基硅油组成，所述低粘度羟基硅油和双羟基封端的羟基硅油的重量比为1:4；二甲基硅油的粘度为500cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.4％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷50％；四丁酮肟基硅烷50％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
‑
甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为120号溶剂油。
87.对比例1
88.本对比例1提供了不同时含有高、低粘度的复合有机硅涂料的制备方法，包括步骤：
89.步骤一：将各原料脱水至0.3wt％以下的含水量；
90.步骤二：向行星桶内投入30g羟基硅油、6g二甲基硅油、1g纳米碳酸钙、2.5g端含氢硅油、10g阻燃粉、3g疏水白炭黑、0.03g催化剂、100g120号溶剂油，搅拌分散均匀；
91.步骤三：加入2g交联剂、1g硅烷偶联剂，抽真空，升温至50
‑
60℃；继续搅拌1.5h，完成反应。
92.其中，羟基硅油为20000cps的双羟基封端的羟基硅油，二甲基硅油的粘度为350cps；端含氢硅油的氢摩尔含量为0.4％；交联剂由以下重量百分比组分组成：甲基三丁酮肟基硅烷50％；四丁酮肟基硅烷50％；硅烷偶联剂为甲基乙烯基双(n
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甲基乙酰氨基)硅烷，阻燃粉为氢氧化铝，催化剂为铂金催化剂，溶剂为120号溶剂油。
93.实施例7
94.本实施例7为检测实施例1、实施例4、实施例6以及对比例1所制备的复合有机硅涂料的性能。
95.将实施例1、实施例4、实施例6以及对比例1所制备的复合有机硅涂料涂敷再铜基体上，待涂料固化成膜后，检测漆膜的硬度和耐酸碱性能；检测结果如表一所示。
96.从表一可以理解的是，与实施例1、实施例4以及实施例6公开的同时含有低粘度的羟基硅油和高粘度的羟基硅油的复合有机硅涂料相比，对比例1公开的复合有机硅涂料只含有高粘度的羟基硅油，在固化成漆膜后，对比例1公开的复合有机硅涂料的耐酸碱性能低于同时含有低粘度的羟基硅油和高粘度的羟基硅油的复合有机硅涂料，这说明在催化剂以及交联剂的作用下，低粘度的羟基硅油可以与高粘度的第二羟基硅油发生进一步聚合反应，形成具有三维交联网络的高粘度聚合物，在聚合过程中，能够将二甲基硅油、无机填料、
阻燃粉笼罩在三维交联网络结构中，从而使复合有机硅涂料各组分相容，制备成涂膜后，不易开裂，涂层致密性好，并提高了复合有机硅涂料制备成漆膜后的耐腐蚀性能。
97.进一步的，从表一还可以理解的是，与实施例1、实施例4公开的同时含有羟基硅油和端含氢硅油的复合有机硅涂料相比，实施例6公开的复合有机硅涂料不含有端含氢硅油，其耐酸碱性能较低，这说明端含氢硅油是作为硅油聚合物进行嵌段构成三维交联网络的有效成分，提高了三维交联网络结构的强度，可使硅油聚合物的交联网络表现出更好的耐海水腐蚀效果。
98.表一
[0099][0100]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。