无机碱催化下正硅酸甘油酯水解特性的研究开题报告

1. 研究目的与意义

实际日常生活与工业生产过程中往往会使用涂料对物品或工件进行表面保护，在金属电极上覆盖一层涂层正是防止金属腐蚀的重要防护手段之一，随着社会的发展、人们的生活水平逐渐提高，对涂料的性能要求越来越高，环境友好型涂料渐渐成为研究热点，其中水性涂料以其应用不受场合限制、不需要特殊的设备与涂装工具、低voc、低毒性等优点成为涂料的主流产品。随着科技的发展，涂料的种类急速增加，在已经报道的各种涂料中，有机硅树脂因其独特的化学结构而具有优异的性能，广泛应用于多种产业领域，以-si-o-为主链的有机硅涂料在物理性能方面具有良好的耐寒性、电气绝缘性、脱模性、低表面能、高透气性、压缩性等；在化学性能方面具有良好的耐高低温、耐氧化性、耐辐射、耐腐蚀、耐化学药品性等等。通过调整原料的种类及配比、添加剂的种类等可以制成各种性能的有机硅涂料，以-si-o-为主链的链状结构具有高硬度、高耐磨性等突出的优点，广泛用于制备增硬耐磨涂料。

以正硅酸乙酯水解液做为主要原料的涂料以其耐候性佳、防腐蚀性好、耐高温、电绝缘性能好、超高硬度、附着力好、热氧化稳定性、不粘性等优点，赢得了广泛的重视，并在透明、高硬度耐磨涂料领域应用最为普遍，例如：耐高温高硬度树脂在不粘锅涂料中的应用、高硬度耐磨木器涂料、高硬度电泳涂料、防眩光硬质涂层涂料、有机硅改性含氟树脂涂料等等。综上所述，以正硅酸乙酯水解液为基液的新型超高硬度涂料逐渐成为人们感兴趣的研究问题。

日本研制成功一种以正硅酸乙酯水解液为原料、采用溶胶凝胶法制备的新型超高硬度涂料，作为汽车高透明、高硬度的罩光清漆已经得到广泛应用，涂膜透明度高、硬度8h。但是在我国目前并未见到该方面的相关研究报道，为了填补我国在该应用领域的空白，本文拟开发以正硅酸乙酯水解液为原料的透明高硬度、低表面张力的涂料。

2. 国内外研究现状分析

传统高硬度涂料的发展

传统的水性高硬度涂料通常采用饱和聚氨酯（pu）、丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟树脂、环氧树脂等对金属的附着力、硬度和耐溶剂性能、高温时漆膜力学强度等综合性能良好的高分子材料制得硬度高、耐温性能好的产品。传统的水性高硬度涂料具有高的tg，玻璃化转变温度、成膜温度高、漆膜的质量较差，铅笔硬度几乎不会超过2h，考虑使涂料的成膜温度下降至室温固化，大量加入成膜助剂会使漆膜原有的性能遭受破坏，而加固化剂或烘烤交联可以使漆膜的硬度显著提高。虽然溶剂型涂料因为其成膜机理而使其没有最低成膜温度的困扰，从而可以制成各种硬度的漆膜，尽管性能良好但由于溶剂型涂料的高挥发性有机物含量会对环境造成污染，所以正逐步淡出历史舞台，因为传统的高硬度涂料有着这样或那样的不足，正被新型高硬度涂料所替代。

新型的超高硬度涂料

3. 研究的基本内容与计划

本次毕业设计是研究正硅酸甘油酯的水解，选用正硅酸甘油酯、乙醇，氨水、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化锂为主要原料，综合考虑温度、溶剂种类、催化剂种类、催化剂用量和时间等对水解产物性能的影响，并结合水解工艺设计出一条最佳的水解方案。

第一阶段：实验准备

1. 查阅资料，对正硅酸甘油酯有一定的了解；

4. 研究创新点

氨水做催化剂时，TEOS的水解速率和缩合速率都是越来越快，在溶液中几乎可看做TEOS完全水解后进行的快速缩合成核，快速长大，形成致密的球形颗粒。体系中TEOS的利用率较高，所得硅溶胶中SiO₂含量较高。商品化的硅溶胶SiO₂含量更高，是因为硅溶胶浓缩前添加了阻聚剂、稳定剂等成分，可以加大浓缩的倍数，提高SiO₂的含量和硅溶胶的稳定性，但杂质含量提高，影响了其应用范围。