涂料用正硅酸乙酯水解过程影响因素研究.pdf

第43卷第2期
化工技术与开发
Vol43 No.2
2014年2月
Technology Development of Chemical Ndustry
Fc.2014
涂料用正硅酸乙酯水解过程影响因素研究
(四川理工学院材料与化学工程学院,四川白贡643000
摘要:对正硅酸乙時水解过程的影响因素进行探讨,选取了溶剂类型、催化剂类型、硅水比进行研究,采用
吗啉凝胶时间判定水解液性能,得出以下结论:选川异内醇竹溶剂,水比在1:1.4~1:1.6之间,盐酸作催化剂时得
到的水解液储存、施工性能俱佳
关鍵词:正硅酸乙脂;水解:;吗啉凝胶
中图分类号:1IQ635.2
文献标识码
文章编号:1671-99052014)02-0018-02
近年来,海洋石油工业高速发展,促进了防腐涂1.2工艺简述
料在海洋平台上的应用。近海海岸工程,如码头、海1.2.1实验条件的选取
佳酸乙酯是有机佳化合物的一种,通常又称正应物的20%-309H,全
上桥梁等,需要高性能防腐涂料进行防护;海底管线
控制反应温度稳定在60℃,控温搅拌。1.5h内
也需要重防腐涂料进行防护。醇溶性尤机富锌把水和催化剂的混合液滴加到三口烧瓶中,滴加完
底漆以其耐蚀性好、施工性能优良、与面漆配套性能毕后,升温到70℃保温1.5h。降温,出料。控制水
好而得到广泛的应用
和催化剂混合液的
1~2。溶剂加人量为反
硅酸乙Si(OC2Iい4。根据产品中SiO2的含量,有1.2.2水解液的制备
不同的牌号,正硅酸乙時SiO2含量约为28%(俗称
控制TFOS:水分别为1:1、1:1.1、1:1.2、
Si-28),工业上用到的还有Si-32,Si-40等2。正1:1.8,分别使用无水乙醇、异丙醇、正丁醇作溶剂
桂酸乙脂广泛应用于涂料、有机佳行业,用于制造耐选用盐酸、冰醋酸、盐酸+冰醋酸作为催化剂按工艺
蚀涂料和耐热涂料,也用作制备有机硅的渀剂。近条件反应。
几年米,正硅酸乙酯作为新材料合成常用的前驱体,1.2.3凝胶时间的测定
益受到人们的关注。
文献资料中大都选用吗啉凝胶时问作为正佳酸
正硅酸乙水解液作为醇浴性无机富锌底漆的乙酯水解液性能的参数。反应结束后,冷却到室温,
主要成膜物质,其性能的好坏直接关系到底漆的性在有刻度的10mL试管中加人4.5mL的水解正佳酸
能,进而影响整个涂层的粘接性、耐蚀性等。文献乙酯,然后加入0.5mL吗啉,轻轻震荡至均匀后,静
中关于正佳酸乙酯水解有所介绍,但是大部分都是置,记录完全凝胶所用时间。
的介绍较少、,对其影响因素的介绍也没有深人探讨,2实验结果及分析
木文选取水解度、溶剂、催化剂等因素作为变量,探
溶剂类型的影响
讨其对水解液性能的影响
由于正硅酸乙晰和水不互溶,但其水解反应有
实验方法及内容
水参加,为保证反成顺利进行,必须使反应在均相体
系中进行,醇类是常用的共溶剂。本次试验分别选
1.1试剂及材料
择乙醇、异丙醇、正丁醇作为溶剂,溶剂加入量为反
正佳酸乙-28:无水乙、异丙醇、正丁醇、盐应物的20%~30%。不同溶剂的凝胶时间随败存时
酸、蒸馏水、吗啉(皆为分析纯)。
间的变化曲线见图1
作者简介:娄一.钢,四川理工学院,E-mail:122713843@q.com,电话:13550767088
收稿日期:2013-11-19
第2期
娄三钢:涂料用正徃酸乙酯水解过程影响因索研究
还可以稳定活性大的硅烷醇基团,从而提高:存性
能。本次试验分别采用盐酸、冰醋酸、盐酸+冰醋酸
作为催化剂,反应之前将催化剂和水混合,控制
500
乙醇
值在1~2之间,考察只刈凝胶时间和稳定性的影响
?丙醇
亠正丁鱒
表2不同催化剂下正硅酸乙酯水解液的性能参数
催化剂
盐酸盐酸+冰醋酸冰醋酸
刚结束
364
200
凝胶
710
时间
100
月后618
748
641
0102030405060
储存时间/dA
由表2数据可知,在酸作催化剂的条件下,水解
图1溶剂类型对凝胶时间的影响
液性能稳定,水解过程平稳,易控制,水解液性能稳
山图1可知,水解液凝胶时间的长短顺序依次定,贮存性能好。使用盐酸+冰醋酸混合作催化剂
是:乙醇ン异丙醇>正丁醇。使用止丁醇作溶剂得时,水解度较高,水解液凝胶时间较短,不利于施工:
到的水解液凝胶时间很短,施工性能差,用乙醇和异单独使用冰酷酸作为催化剂时,水解度较低,不利于
丙醇的凝胶时问接近,但是乙醇作为水解反应的生施工成膜:使用盐酸作催化剂时,施工性、旷存性能
成物,水解反应进行的阻力增大,导致反应时间变都比较好。综合考虑采用盐酸作为该反应的催化剂。
长。故采用异丙醇作为溶剂。
2.2水解度的影响
溶性无机富锌漆为双组分涂料,酸酯为主
)在酸作催化剂的条件下,正硅酸乙酯水解过
要成膜物质。正佳酸乙酯活性较小,需进一步水解
程平稳,水解液性能稳定,储存性好
生产中根据水和硅酸乙酯的量得出水解度。本文
(2)在相同的pH值下,催化剂类型对水解液的
用硅水摩尔比米表示水解程度。
储存性能影响不人,对水解度的影响较人。
表1硅水比对凝胶时间的影响
3)水比在1:1.4~1:1.6之间时,使用异丙
硅水比1:11:1.21:1.31:1.41:151:1.61:1.8醇作溶剂,盐酸作催化剂,得到的水解液其储存性、
刚结東不凝胶不凝胶不凝胶58336529855施工性能均比较好,适宜作涂料的成膜物质。
时间1周后不胶不胶不胶68331826519
参考文献
A1月后不胶不凝度1025618274223胶
「11薛中群.中国涂料用树脂研究进展「.涂料工业,2007
2月后不凝胶不凝胶998641240s165凝胶
由表1数据可知,随着反成体系中水的增加,凝12」』余政炎,黄公伟?正酸乙的水解缩聚反应及民应川
胶时间逐渐缩短。当水比在1:1.4~1:1.6之间
]杭州化工,2009,39(1):37-40
时,水解液有合适的凝胶时问,适宜作涂料的成膜物「31王芳,刘剑洪.正酸乙酯水解一缩合过程的动态激光
散射研究「材料导报,2006(6:144-146
质;随着储存时间的延长,水解液的凝胶时间逐渐缩14」工离贵,赵慧,张掘,等,正准酸乙水解过程研究进
短,表明在催化剂存在的条件下,正硅酸乙酯的水解
展[内蒙古石油化工,2001,272):17-19.
缩合过程是一直在进行的,只是体系中存在醇类溶「51林健.催化剂对正硅酸乙酯水解一聚合机理的影响「
剂,加之室温下温度较低,反应进行得特別缓慢;在
无机材料学报,1997,123):363-368
硅水比为1:1.4的时候,凝胶时间基本不发生变化
6j」吴飞.醇溶性无机富锌底漆的研制!现代涂料与涂装,
水解液性能秾定。
7?1崔玉秋,翟玉春,童华南.3种共溶剂对正砫酸乙酯水
2.3催化剂的影响
解的影响.东北大学学报:自然科学版,2004,25(2)
正佳酸乙酯水解可用酸或碱作催化剂,以酸作
133-135.
为催