基本信息
- 项目名称：
- TiO2/有机硅/SiO2杂化纳米涂层的制备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本项目基于溶胶-凝胶法将无机组分SiO2和TiO2以共价键的形式接枝到有机硅中,制备出综合有机、无机材料优良性能的有机/无机杂化涂料，采用该涂料制备的涂层具有“三防”(防腐蚀、防湿热、防霉菌)、抗冲蚀和抗高低温冲击的优良性能。该方法具有工艺简单、成本低廉、节能、环保的特点。
- 详细介绍：
- 湿热、盐雾和霉菌构成了我国南方沿海区域的典型腐蚀环境，这种环境对飞机等会造成严重腐蚀。而TiO2/有机硅/SiO2杂化涂层具有耐冲蚀、抗热冲击、防腐蚀、防湿热、防霉菌的优良性能，在我国沿海舰载机防护涂层方面有着良好的潜在应用前景。 本项目基于溶胶-凝胶法，具有工艺简单、成本低廉、实用、环保的特点。以正硅酸乙酷(TEOS)为无机相前驱体，二甲基三乙氧基硅烷(MTES)和二苯基二甲氧基硅烷(DDS)为有机相前驱体，通过溶胶-凝胶法制备有机硅/SiO2杂化材料，通过向涂层中加入改性锐钛矿型的纳米TiO2使涂层具有良好的防霉菌性能，从而赋予涂层更好的综合性能。 采用上述方法制备的杂化涂层具有“三防”(防腐蚀、防湿热、防霉菌)、抗冲蚀和抗高低温冲击的优良性能。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：飞机承受冷热交变冲击，受到雨滴、冰雹和砂石的冲刷，在沿海地区特别是南方沿海地区，空气潮湿且含有盐雾，对飞机涂层的侵蚀更加严重。目前我国战斗机蒙皮一般采用聚氨酯类的涂层，但该涂料成本较高，施工复杂，环境要求也很高，漆膜容易产生弊病，而其中所含未反应的甲苯二异氰酸酯，危害人体健康；耐热性也不理想（通常在-40～120℃），难以对飞机一些高温部位如油箱等进行长时间的保护。因此，有必要研发一种新型涂层。本作品通过有机／无机杂化，获得一种新型的“三防”(防腐蚀、防湿热、防霉菌)、抗冲蚀和抗高低温冲击的有机／无机杂化涂料并制备涂层。 基本思路：本作品先采用溶胶-凝胶法制备出综合有机和无机材料性能的有机硅/SiO2杂化溶胶。再通过物理共混法将改性后的锐钛矿型纳米TiO2粉体加入到杂化溶胶中制备出与杂化材料有机结合的TiO2/有机硅/ SiO2杂化涂料。 创新点：(1)该涂层物理、化学性能良好，防腐蚀与聚氨酯相当；防湿热、耐高温性能和防霉菌性能优于聚氨酯涂层。 (2) 与一般物理共混不同，改性的TiO2与有机硅形成了化学键，有机/无机相通过共价键结合。 (3)本项目采用溶胶-凝胶法，该工艺环保、工艺简单、成本低廉、实用性强。 技术指标：杂化涂层硬度0.92; 击强度45kg.cm; 韧性1mm；附着力1级，耐高温：最高450℃。【详见附件测试报告】注：【丙烯酸聚氨酯漆膜性能分别为：0.3~0.8；15~50kg.cm；2mm；≤1级】
科学性、先进性
- （1）SiO2以共价键和有机硅结合，涂层耐高温：采用正硅酸乙酯(TEOS)为无机物的前驱体、二甲基三乙氧基硅烷(MTES)为有机物的前驱体，利用溶胶－凝胶技术，通过TEOS、MTES的共水解－缩聚反应制备出两相以共价键结合的均质透明的二氧化硅/有机硅杂化体系。该方法制备的TiO2/有机硅/SiO2杂化涂层未出现有机/无机相分离。解决了现有杂化材料易出现相分离的缺点。 （2）纳米TiO2与有机硅以共价键结合，防霉菌：涂层中加入纳米TiO2使得涂层具有良好的防霉性能，该涂层尤其适合南方湿热环境下使用。 （3）合成工艺简单、成本低廉、环保。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月第十二届“挑战杯“全国大学生课外学术科技作品竞赛XX省赛区获奖作品
作品所处阶段
- 已在实验室合成和制备了性能优良的杂化涂层，目前处于中试阶段。
技术转让方式
- 尚未进行技术转让
作品可展示的形式
- 实物（产品）、现场演示、图片、录像、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品的技术特点和优势：溶胶-凝胶法制备涂层材料，由于反应组分在纳米级均匀混合，因此材料的均一性好；化学成分可以有选择的掺杂，制品的纯度高，反应温度在300℃以内。采用该方法制备的TiO2/有机硅/ SiO2杂化纳米涂层具有“三防”、抗冲蚀和抗高低温冲击的优良性能。 作品的适应范围及推广前景的技术性说明：该杂化涂层具有耐冲蚀、抗冷热冲击、防腐蚀、防湿热、防霉菌的优良性能，在我国沿海舰载机防护涂层方面有着良好的潜在应用前景，也可以在民用领域应用于耐高温部件的涂装。【见附件用户试用报告】 市场分析和经济效益预测：该作品如果能通过中试生产，在耐高温、绝缘涂层、沿海湿热环境下有广阔的应用前景，如果能在沿海战斗机上适用其经济效益显著。通过工厂对该产品的试用表明，该涂料在民用领域也有较广阔的应用前景。【见附件用户试用报告】
同类课题研究水平概述
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