[发明专利]一种有机硅涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机硅涂料及其制备方法和应用，所述有机硅涂料的制备原料包括：芳香族二异氰酸酯、聚醚多元醇、氨基硅油；所述芳香族二异氰酸酯为分子结构中含有苯环的二异氰酸酯，所述氨基硅油为含有至少两个伯胺或仲胺基团的硅氧烷及其聚合物。本发明基于氨基、羟基与异氰酸酯基团之间的加聚反应特性，成功地将疏水疏油的有机硅氧烷组分应用于金属防护涂料的制备中，本发明的有机硅涂料经涂膜与固化稳定后形成的涂层具有良好的附着力、较高的韧性、以及防液体粘附性和防腐蚀性能，能够有效地适用于各种金属基材的表面防护与防附着。

技术领域

本发明涉及金属材料防护与防污技术领域，尤其涉及一种有机硅涂料及其制备方法和应用。

背景技术

金属材料因具有优异的力学性能、高导电导热性和可加工性，而被广泛应用于机械制造、工程建筑、能源化工等领域。由于多数金属材料具有一定的化学不稳定性和高表面能，其在持久应用的过程中往往会发生氧化腐蚀和被环境物质污染的问题，这既导致了巨大的安全隐患也造成了严重的经济损失。在金属材料的防腐蚀和防污领域，表面涂层技术因其成本经济、效果突出以及可实施性强等优势而具有良好的发展前景，是目前针对金属材料表面防护的最有效的技术方法之一。虽然聚合物涂层技术目前已经取得了一定的进展，但是，现有的金属材料的防护技术普遍存在附着性差、涂层防腐防污效果有限、需要昂贵的氟代材料以及成本较高等问题，从而降低了其实用价值。

发明内容

本发明旨在于金属材料表面植入一定含量的具有较低表面能的有机硅氧烷组分从而使其表面兼具隔绝腐蚀性溶液和防止吸附的性能。为此，本发明提供一种有机硅涂料，其具有优异的抗腐蚀性，很高的疏水油性能以及较强的金属表面附着性。本发明还提供所述有机硅涂料的制备方法和应用。

具体地，本发明所使用的技术方案如下：

本发明的第一方面是提供一种有机硅涂料，所述有机硅涂料所使用的制备原料包括：芳香族二异氰酸酯、聚醚多元醇、氨基硅油；所述芳香族二异氰酸酯为分子结构中含有苯环的二异氰酸酯，所述氨基硅油为含有至少两个伯胺或仲胺基团的硅氧烷及其聚合物。

根据本发明第一方面提供的有机硅涂料，包含下列有益效果：

本发明将芳香族二异氰酸酯、聚醚多元醇、氨基硅油共同使用，芳香族二异氰酸酯的异氰酸酯基团可与聚醚多元醇、氨基硅油的羟基与胺基反应形成包含聚硅氧烷链段以及酰胺和脲基团的有机硅树脂材料，上述官能基团还可以进一步与金属材料表面的羟基与离子等发生物理作用和化学反应，从而使该有机硅树脂涂料不仅能够实现其内部多组分的化合，还可以实现对金属材料的稳定附着。将该类有机硅涂料涂覆在金属材料表面时，其分子结构中的异氰酸酯基、羟基和胺基等官能团可与金属表面发生偶联作用，分子中的极性基团与金属材料发生氢键作用等，从而使有机硅树脂涂料能够牢固粘附金属材料。同时有机硅氧烷组分因具有较低的表面能而选择性地排列在涂层表面，从而使涂层具有优异的防腐隔水作用与液体排斥作用，赋予该涂料优异的抗腐蚀性能与疏水性能。

在本发明的一些实施方式中，所述芳香族二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯及其异构体、二苯基甲烷二异氰酸酯及其异构体、1,5-萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯中的任意一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，所述聚醚多元醇聚乙二醇、丙二醇聚醚、聚四氢呋喃醚二醇、三羟甲基丙烷聚醚中的任意一种或多种；优选地，所述聚乙二醇的分子量为300～5000；优选地，所述丙二醇聚醚的分子量为500～5000；优选地，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为400～6000；优选地，所述三羟甲基丙烷聚醚的分子量为600～8000。

在本发明的一些实施方式中，所述氨基硅油的结构式为M[SiR₂O]_n-SiR₂M；其中，每个R独立地选自C1～C8直链或支链烷基、C1～C8直链或支链取代烷基、芳烯基及其衍生基团，M选自-NH₂、-NHR基团，每个M相同或者不同，n为5～2000。所述氨基硅油的分子量Mn＝300～100000。