有机-无机杂化涂料组合物和涂料及其制备方法以及含有有机-无机杂化涂层的制品与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种有机-无机杂化涂料组合物和涂料及其制备方法以及含有有机-无机杂化涂层的制品。

背景技术：

1、金属的防腐研究与资源、能源、材料的合理利用及环境保护密切相关。长期以来，涂覆防腐涂料一直是金属防腐最经济、最有效的技术手段之一。然而，随着下游应用环境变得更加恶劣和复杂，对涂层的防腐性、耐久性等要求不断提高，迫切需要开发一种高性能的防腐涂料。

2、cn111886280a公开了一种聚金属氧烷、组合物、固化膜、构件、电子部件、纤维、陶瓷成型用粘合剂、固化膜的制造方法和纤维的制造方法，公开了一种聚金属氧烷，r1是氢原子或碳原子数1～10的烷基；r2和r3各自独立地是氢原子、碳原子数1～12的烷基、碳原子数5～12的脂环式烷基、碳原子数6～30的芳族基或碳原子数1～12的酰基；r2和r3任选经由碳-碳饱和键或碳-碳不饱和键连结而形成环结构；a是0或1的整数；m表示选自al、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、zr、nb、mo、ru、rh、pd、ag、in、sn、sb、hf、ta、w、re、os、ir、pt、au、tl和bi中的金属原子；m是表示金属原子m的价数的整数；b是1～(m-2)的整数。但是，该发明所提供的聚金属氧烷制备的膜层具有较高的折射率，用以制作纤维，而该专利中描述的物质并未说明其作为防腐涂料粘结剂的用途，无法实现重防腐的功能。

3、cn114096626a公开了一种用于形成可生物降解或可循环利用的杂化材料组合物的方法。另外，本发明涉及通过这种方法和这种组合物的使用获得的一种可生物降解的杂化材料组合物。本发明还涉及由根据本发明的组合物组成的一种涂层及其用途。特别是，本发明涉及一种方法，该方法包括提供液态的聚金属氧烷-生物聚合物组合物，以及对这种组合物进行固化步骤以形成所述杂化材料。该发明通过将生物聚合物和金属氧烷预聚物混合以形成液态的聚金属氧烷生物聚合物组合物，并由此直接制备涂层，并未提及其直接作为粘结剂的用途。

4、cn108227430a公开了一种充电构件及其生产方法、处理盒和电子照相图像形成设备，公开了一种即使在长期使用之后也显示稳定的充电性能的充电构件。充电构件包括支承体和支承体上的表面层，表面层包括含有选自由铝、锆、钛和钽组成的组的至少一种金属原子的聚金属氧烷。该发明所提供的聚金属氧烷制备的膜层为单一组分，其不能作为粘结剂使用。

5、cn111971425a公开了一种金属氧化物纤维的制造方法和金属氧化物纤维，金属氧化物纤维的制造方法包括：对包含聚金属氧烷和有机溶剂的组合物进行纺丝从而得到丝状物的纺丝步骤；和将通过前述纺丝步骤得到的前述丝状物在200℃以上且2000℃以下的温度下煅烧，得到金属氧化物纤维的煅烧步骤。前述聚金属氧烷具有选自al、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、y、zr、nb、mo、pd、ag、in、sn、sb、hf、ta、w和bi中的金属原子与氧原子的重复结构。前述聚金属氧烷的重均分子量为2万以上且200万以下。该发明所提供的聚金属氧烷用以制备金属氧化物纤维，其不能作为粘结剂使用。

6、因此，研究和开发具有优异防腐性能的新型涂层技术具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的耐腐蚀性能较差、附着力差、涂层硬度较低以及易划痕的缺陷问题，提供一种有机-无机杂化涂料组合物和涂料及其制备方法以及含有有机-无机杂化涂层的制品，该有机-无机杂化涂层能够提供良好的耐蚀性(耐中性盐雾试验检测)、附着力、高硬度和耐划痕，且具有自修复作用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种有机-无机杂化涂料组合物，其中，所述有机-无机杂化涂料组合物包括聚有机金属氧烷、溶剂和颜填料，其中，所述聚有机金属氧烷为低聚物，所述低聚物选自仲丁氧基铝、三甲基磷酸酯、三乙氧基硼烷、四正丁氧基钛、四丙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正丁醇锆、单仲丁氧基二异丙氧基铝、四十八基氧硅烷、三甲氧基硼烷、四异丙氧基钛和铝酸三辛酯中的至少两种。

3、本发明第二方面提供了一种有机-无机杂化涂料，其中，所述有机-无机杂化涂料由前述所述的有机-无机杂化涂料组合物制备得到。

4、本发明第三方面提供了一种前述所述的有机-无机杂化涂料的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

5、(1)将聚有机金属氧烷和溶剂接触进行混合，得到组分a；

6、(2)在搅拌条件下，将颜填料加入到所述组分a中，制备得到有机-无机杂化涂料。

7、本发明第四方面提供了一种含有有机-无机杂化涂层的制品，其特征在于，所述制品包括基底材料以及覆着在所述基底材料表面上的有机-无机杂化涂层，所述有机-无机杂化涂层由前述所述的有机-无机杂化涂料经高温固化处理得到。

8、通过上述技术方案，本发明提供的有机-无机杂化组合物中含有聚有机金属氧烷，聚有机金属氧烷是一种典型的有机-无机杂化材料，有机-无机杂化材料指含杂原子的有机聚合物，其是跨越有机材料和无机材料界限的一种“复合材料”，其主链中含有无机元素，侧链是有机基团，可同时具有有机物和无机物两者的优点。

9、其次，本发明提供的聚有机金属氧烷兼具有机无机的优异性能，它的分子主链既含有有机基团又有无机元素，因而有着远比普通有机聚合物更优异的耐热、耐溶剂、粘结性、易加工性能。同时又具有无机元素的高强度，可以应用于航空航天、交通运输、船舶制造、石油化工等领域。

10、另外，本发明提供的有机-无机杂化涂层能够大幅度提升膜层中粘结剂与颜填料、基材等的结合力，有效解决了涂层硬度低、附着力差、耐蚀性不足的问题；且经过低温烧结制备出的涂层，当涂层破损时会积极地修复涂层，具有一定的自愈性。

技术特征：

1.一种有机-无机杂化涂料组合物，其特征在于，所述有机-无机杂化涂料组合物包括聚有机金属氧烷、溶剂和颜填料，其中，所述聚有机金属氧烷为低聚物，所述低聚物为选自仲丁氧基铝、三甲基磷酸酯、三乙氧基硼烷、四正丁氧基钛、四丙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正丁醇锆、单仲丁氧基二异丙氧基铝、四十八基氧硅烷、三甲氧基硼烷、四异丙氧基钛和铝酸三辛酯中的至少两种。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，任意两种所述聚有机金属氧烷中的无机元素m1和m2相同或不同，各自选自铝、磷、硼、钛、硅、锆和铌中的至少两种；

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述低聚物选自仲丁氧基铝、三甲基磷酸酯、三乙氧基硼烷、四正丁氧基钛、四丙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正丁醇锆、单仲丁氧基二异丙氧基铝、四十八基氧硅烷、三甲氧基硼烷、四异丙氧基钛和铝酸三辛酯中的至少两种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，以所述组合物的总重量为基准，所述聚有机金属氧烷的含量为30-95重量％，所述溶剂的含量为10-70重量％，所述颜填料的含量为0-60重量％；

5.根据权利要求1或4所述的组合物，其中，所述颜填料选自着色颜料、金属颜料、功能颜料和体质颜料中的一种或多种；

6.根据权利要求1或4所述的组合物，其中，所述溶剂选自酮、酯、醚、醇和烃中的一种或多种；

7.一种有机-无机杂化涂料，其特征在于，所述有机-无机杂化涂料由权利要求1-6中任意一项所述的有机-无机杂化涂料组合物制备得到。

8.一种权利要求7所述的有机-无机杂化涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：

9.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述有机-无机杂化涂料的ph控制在6.5-8；

10.一种含有有机-无机杂化涂层的制品，其特征在于，所述制品包括基底材料以及覆着在所述基底材料表面上的有机-无机杂化涂层，所述有机-无机杂化涂层由权利要求7所述的有机-无机杂化涂料经高温固化处理得到。

11.根据权利要求10所述的制品，其中，所述有机-无机杂化涂层的厚度为1-15μm；

12.根据权利要求10所述的制品，其中，所述高温固化处理的条件包括：在100-200℃的温度下预烘5-20min，再在200-400℃的温度下固化10-50min。

技术总结本发明涉及涂料技术领域，公开了一种有机‑无机杂化涂料组合物和涂料及其制备方法以及含有有机‑无机杂化涂层的制品，所述有机‑无机杂化涂料组合物包括聚有机金属氧烷、溶剂和颜填料，其中，所述聚有机金属氧烷为低聚物，所述低聚物选自仲丁氧基铝、三甲基磷酸酯、三乙氧基硼烷、四正丁氧基钛、四丙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正丁醇锆、单仲丁氧基二异丙氧基铝、四十八基氧硅烷、三甲氧基硼烷、四异丙氧基钛和铝酸三辛酯中的至少两种。技术研发人员：张玉柱,宋文广,王小明,马兰,陈梁受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4