[发明专利]一种兼具柔韧性和耐热性的无机硅酸盐涂料

说明书

技术领域

本发明属于金属防腐蚀领域，适用于金属件需要弯折的领域，涉及保护金属的高性能涂料的制备方法，具体涉及一种兼具柔韧性和耐热性的无机硅酸盐涂料的制备方法。 

背景技术

在工业生产领域，金属材料在使用过程中比较容易发生腐蚀，金属的腐蚀是非常严重的问题，给世界经济造成巨大损失。因此，制备高性能的防腐蚀涂料成为各国科学家们研究的重点问题。然而，经过长期的研究发现，涂料的柔韧性与耐高温性难以兼具，主要是因为无机涂料耐高温性强但却柔韧性差，有机涂料柔韧性强但却耐高温性差。专利号为CN200910134951.7的专利中提到了高性能无机涂料的制备方法，然而，其涂料虽然具备了耐高温性能，但是涂料的柔韧性较差。申请号为201110180301.3的专利中提到了制备物理强度高的有机涂料，但主要问题体现在它的耐热性能不高。因此，如何制备兼具耐高温性与柔韧性的涂料成为涂料工艺发展过程中的一大难题。本发明通过添加无机材料电纺纳米二氧化硅纤维使得涂料兼具柔韧性与耐高温性。由于电纺纳米二氧化硅纤维属于无机材料，因此其本身具有优良的耐高温性能。按断裂力学观点,加入纳米二氧化硅纤维即从材料的微观结构上设置裂纹扩展的障碍，因此涂料的柔韧性能够得到很大改善。 

发明内容

本发明的目的在于克服无机涂料柔韧性差的问题，提供了一种添加电纺纳米二氧化硅纤维的制备方法，该方法提高了无机涂料的柔韧性，改善了涂料的性能。 

其技术方案为： 

一种兼具柔韧性和耐热性的无机硅酸盐涂料，其特征在于，将5～25g硅溶胶加入到10～30g水中，搅拌5～25分钟，之后在搅拌的条件下加入30～50g硅酸钾搅拌5～25分钟，搅拌均匀即制得A液;取2～10g的电纺纳米二氧化硅纤维加入到10～30g水中，放在搅拌机上搅拌1～2h，然后加入3～5g的颜料粉和0.5～1.5g的润湿分散剂搅拌2～3h制得B液；将A、B液混合在一起，同时加入3～5ml硅烷偶联剂，放在搅拌机上搅拌3～5h即制得均匀的无机硅酸盐涂料。

进一步优选，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的某一种或几种组合。 

进一步优选，所述颜料粉为珠光颜料粉、珍珠颜料粉和滑石粉中的一种或几种组合。 

进一步优选，所述硅酸钾模数为2.35～3.30。 

进一步优选，所述硅溶胶粒径为5.0～22.5nm。 

进一步优选，所用的电纺纳米二氧化硅纤维的长径比为15～45。 

进一步优选，一种兼具柔韧性和耐热性的无机硅酸盐涂料进行金属件的涂覆工艺，其特征在于该工艺按以下步骤进行： 

一、将金属件进行除油处理；具体是将金属件基体表面浸在60~80℃的化学除油液中浸泡3~5min；其中化学除油液是将30-~60g/L氢氧化钠、15~30g/L碳酸钠和20~35g/L磷酸三钠中的一种或几种加入水中得到的溶液；

二、将取代金属表面防护装饰性铜层的仿铜无机涂料涂在经步骤一处理的金属件表面，然后在温度为50～150℃的条件下烘干5～10min，在金属件表面得到干膜厚度为8～20微米的涂层。

进一步优选，所述的一种兼具柔韧性和耐热性的无机硅酸盐涂料进行金属件的涂覆工艺，其特征在于所述的金属件基体为铁、铝、锌或者镁合金中的某一种。 

进一步优选，电纺二氧化硅纤维的制备工艺如下：分别称取2～5g正硅酸乙酯（TEOS）、乙醇0.5～1.5g与冰醋酸0.5～1.5g混合，加入到0.5～1.5g胶状模板剂中，然后在常温下磁力搅拌5～15h，让TEOS充分水解成二氧化硅水溶液备用；将5～10gPVP溶解在DMSO与DMF的混合溶剂中，在磁力搅拌器上充分搅拌8～12h至形成均匀透明的白色液体；1～5g纳米二氧化硅粒子分散在2～5gDMF溶剂中磁力搅拌均匀；最后将这三种溶液混合搅拌2～5小时至成均匀液体，即为静电纺丝所用的纺丝液。然后用单轴静电纺丝装置制备电纺纳米二氧化硅纤维待用。 

进一步优选，所述润湿分散剂为线型烷基酰胺类润湿分散剂、聚氨酯类润湿分散剂和接枝丙烯酸共聚物中的一种或几种组合。 

与现有无机涂料相比，本制备方法制备的无机涂料的有益效果为： 

本发明制备的无机涂料在相同条件下，保持了耐高温性能的同时柔韧性有了质的飞跃，提高了无机涂料的使用寿命。

附图说明

图1为传统的以球形二氧化硅为填料的无机硅酸盐涂料效果图（20倍）