[发明专利]一种有机-无机复合涂层材料、制备方法及利用其制备耐磨涂层的方法

说明书

本发明公开了一种有机‑无机复合涂层材料、制备方法及利用其制备耐磨涂层的方法，所述有机‑无机复合涂层材料的制备方法包括如下步骤：以正硅酸乙酯为前驱体，加入硅烷偶联剂，制备得到杂化二氧化硅溶胶；将杂化二氧化硅溶胶和二氧化钛溶胶反应，得有机‑无机复合涂层材料。将基体预处理后，浸入本发明制备的有机‑无机复合涂层材料中，浸渍1‑2min后匀速拉出，静置2‑4h后干燥，即可在基体上形成耐磨涂层。本发明制备的有机‑无机复合涂层材料可在基体表面形成平整致密的涂层，显著提高基底的耐磨性，且制备方法简单，生产效率高，在防爆材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及耐磨涂层材料技术领域，尤其涉及一种有机-无机复合涂层材料、制备方法及利用其制备耐磨涂层的方法。

背景技术

防爆工具国际统称安全工具和无火花工具，由非钢材料制成，用于易燃易爆场所的手持工具。目前国内生产销售和流通的防爆工具的材质主要分为两大类：铝铜合金(俗称铝青铜)和铍青铜合金(俗称铍青铜)，这两种合金的导热、导电性能都非常好，在撞击摩擦条件下不产生火花，适宜制造在易燃、易爆、强磁以及腐蚀环境下使用的防爆工具。其中，铍青铜综合性能好，是防爆工具的优选材质，但是铍价格高，有毒，且铍青铜合金生产工艺复杂，因此应用受到限制。铝青铜价格便宜，是目前最常用的防爆工具材料，但是，其强度、硬度较低，耐磨性较差。为了提高铝青铜防爆工具的耐磨性，目前采取的方法主要有：一是改变其铸造工艺，二是改变其合金成分，但是这两种方法的工艺均较复杂，周期都比较长，生产成本较高。在铝铜合金表面制备耐磨涂层是一种有效途径，但是目前的耐磨涂层与铝青铜基底结合强度较差，且耐磨性能也有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术中铝青铜防爆工具的耐磨涂层与基底的结合力较差，且耐磨性能还有待进一步提高的问题，本发明提供一种有机-无机复合涂层材料、制备方法及利用其制备耐磨涂层的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种有机-无机复合涂层材料的制备方法，包括如下步骤：以正硅酸乙酯为前驱体，加入硅烷偶联剂，制备得到杂化二氧化硅溶胶；将杂化二氧化硅溶胶和二氧化钛溶胶反应，得有机-无机复合涂层材料。

优选的，所述有机-无机复合涂层材料的制备方法包括如下步骤：

步骤一、将钛酸丁酯溶于无水乙醇中，得钛酸丁酯溶液，向所述钛酸丁酯溶液中加入乙酸溶液，搅拌1.5-2.5h，密封静置陈化11-13h，得二氧化钛溶胶；

步骤二、将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，得正硅酸乙酯溶液，加入硅烷偶联剂，混合均匀，加入水，调节pH为2-3，搅拌1.5-2.5h，密封静置陈化5.5-6.5h，得杂化二氧化硅溶胶；

步骤三、将所述二氧化钛溶胶和杂化二氧化硅溶胶混合均匀，搅拌1.5-2.5h，密封静置陈化12-16h，得有机-无机复合涂层材料。

相对于现有技术，本发明提供的有机-无机复合涂层材料的制备方法，以钛酸丁酯为前驱体采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶，且在二氧化硅溶胶制备过程中加入了硅烷偶联剂，二氧化硅溶胶形成过程中，Si原子一端与羟基相连，另一端与硅烷偶联剂中的有机基团相连，然后通过Si原子表面的羟基与二氧化钛溶胶发生化学键合，形成有机-无机复合涂层材料；更重要的是，在二氧化硅溶胶形成过程中加入硅烷偶联剂先形成杂化二氧化硅溶胶，再与二氧化钛溶胶进行复合，不但有利于Si原子与更多有机基团发生键合，提高硅烷偶联剂中有机基团的引入量，同时还有利于调节与Si表面羟基进行键合的二氧化钛的引入量，避免胶粒过度聚集，从而有利于形成凝胶颗粒细小且均匀的涂层材料，进而有利于使制备的复合涂层的硬度和柔韧性俱佳，且硬度分布均匀。

优选的，步骤一中，所述钛酸丁酯溶液的质量浓度为5-8wt％。

优选的，步骤一中，所述乙酸溶液的质量浓度为15-18wt％。