CN106782749B - 一种高导电耐腐蚀复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导电耐腐蚀复合材料，包含如下重量组份的各物质：环烷酸钴4‑8份、乙酰丙酮镧3‑7份、铜粉7‑12份、氧化银2‑6份、硼化钛3‑7份、碳酸钙2‑5份、乙酸冰片酯15‑20份、硅酸四烯丙酯8‑13份、氧化石墨烯粉1‑4份、间苯二酚二缩水甘油醚15‑20份、3,4‑二甲氧基苄醇10‑15份、对氨基苯磺酰胺6‑10份。该制备出的复合材料具备优良的导电、耐腐蚀性能，应用范围广。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种高导电耐腐蚀复合材料及其制备方法。
背景技术
金属基复合材料是指以金属或合金为基体，并以纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料。若按增强体的类别来分类，可以分为纤维增强（包括连续和短切）、晶须增强和颗粒增强等；若按金属或合金基体的不同，金属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等。由于这类复合材料加工温度高、工艺复杂、界面反应控制困难、成本相对高，应用的成熟程度远不如树脂基复合材料，应用范围较小。
树脂基复合材料通常只能在350℃以下的不同温度范围内使用。近些年来正在迅速开发研究适用于350℃～1200℃使用的各种金属基复合材料。金属基复合材料除了和树脂基复合材料同样具有高强度、高模量外，它能耐高温，同时不燃、不吸潮、导热导电性好、抗辐射。金属基复合材料是令人注目的航空航天用高温材料，可用作飞机涡轮发动机和火箭发动机热区和超音速飞机的表面材料。然而，现有金属基复合材料却存在耐腐蚀性能差的不足，影响了其使用寿命。因此，如何开发一种既能够满足金属基复合材料高导电性，也同时具备良好耐腐蚀性能的新型复合材料非常有必要。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种高导电耐腐蚀复合材料及其制备方法，在加入金属基物质的基础上，添加硅酸四烯丙酯、氧化石墨烯粉等物质提高其耐腐蚀性能，并提高两者相容性，促使复合材料具备高导电和耐腐蚀性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高导电耐腐蚀复合材料，包含如下重量组份的各物质：环烷酸钴4-8份、乙酰丙酮镧3-7份、铜粉7-12份、氧化银2-6份、硼化钛3-7份、碳酸钙2-5份、乙酸冰片酯15-20份、硅酸四烯丙酯8-13份、氧化石墨烯粉1-4份、间苯二酚二缩水甘油醚15-20份、3,4-二甲氧基苄醇10-15份、对氨基苯磺酰胺6-10份。
进一步的，所述环烷酸钴5-7份、乙酰丙酮镧4-6份、铜粉8-11份、氧化银3-5份、硼化钛4-6份、碳酸钙2-4份、乙酸冰片酯16-19份、硅酸四烯丙酯10-12份、氧化石墨烯粉2-4份、间苯二酚二缩水甘油醚17-19份、3,4-二甲氧基苄醇11-14份、对氨基苯磺酰胺7-9份。
进一步的，所述环烷酸钴6份、乙酰丙酮镧5份、铜粉10份、氧化银4份、硼化钛5份、碳酸钙3份、乙酸冰片酯18份、硅酸四烯丙酯11份、氧化石墨烯粉3份、间苯二酚二缩水甘油醚18份、3,4-二甲氧基苄醇13份、对氨基苯磺酰胺8份。
一种高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将铜粉7-12份、氧化银2-6份、硼化钛3-7份和碳酸钙2-5份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴4-8份和乙酰丙酮镧3-7份加入3,4-二甲氧基苄醇10-15份中，升高温度至60-80℃，搅拌反应15-20min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度40-50℃下搅拌反应20-30min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯15-20份和硅酸四烯丙酯8-13份加入间苯二酚二缩水甘油醚15-20份，在温度100-120℃下搅拌反应10-20min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉1-4份和对氨基苯磺酰胺6-10份，在温度110-130℃下搅拌反应2-3h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
进一步的，步骤（2）中温度为75℃，搅拌速率为600r/min，搅拌反应18min。
进一步的，步骤（3）中所述温度为45℃，以速率1000r/min搅拌反应25min。
进一步的，步骤（4）中所述温度为115℃，以速率800r/min搅拌反应15min。
进一步的，步骤（5）中所述温度为120℃，以速率1000r/min搅拌反应2.5h。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明所述高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，在传统合成配方中增加环烷酸钴、乙酰丙酮镧作为金属基，并加入乙酸冰片酯、硅酸四烯丙酯、间苯二酚二缩水甘油醚、3,4-二甲氧基苄醇、氧化石墨烯粉等物质，提高金属基复合材料的耐腐蚀性能和导电性能。所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为1.5-2.6g/mm/年和1.9-3.0g/mm/年；且电阻率为0.05-0.13Ω·m。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
（1）将铜粉7份、氧化银2份、硼化钛3份和碳酸钙2份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴4份和乙酰丙酮镧3份加入3,4-二甲氧基苄醇10份中，升高温度至60℃，以600r/min速率搅拌反应15min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度40℃下，以速率400r/min搅拌反应20min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯15份和硅酸四烯丙酯8份加入间苯二酚二缩水甘油醚15份，在温度100℃下，以速率800r/min搅拌反应10min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉1份和对氨基苯磺酰胺6份，在温度110℃下，以速率1000r/min搅拌反应2h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
经检测，上述复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为2.6g/mm/年和3.0g/mm/年；且电阻率为0.13Ω·m。
对比例1
将铜粉7份、氧化银2份、硼化钛3份和碳酸钙2份混合搅拌均匀；随后加入对氨基苯磺酰胺6份，在温度110℃下，以速率1000r/min搅拌反应2h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到复合材料。
所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为25g/mm/年和30g/mm/年；且电阻率为0.86Ω·m。
实施例2
（1）将铜粉12份、氧化银6份、硼化钛7份和碳酸钙5份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴8份和乙酰丙酮镧7份加入3,4-二甲氧基苄醇15份中，升高温度至80℃，以600r/min速率搅拌反应20min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度50℃下，以速率400r/min搅拌反应30min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯20份和硅酸四烯丙酯13份加入间苯二酚二缩水甘油醚20份，在温度120℃下，以速率800r/min搅拌反应20min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉4份和对氨基苯磺酰胺10份，在温度130℃下，以速率1000r/min搅拌反应3h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为2.3g/mm/年和2.7g/mm/年；且电阻率为0.10Ω·m。
对比例2
将铜粉12份、氧化银6份、硼化钛7份和碳酸钙5份混合搅拌均匀；随后加入对氨基苯磺酰胺10份，在温度130℃下，以速率1000r/min搅拌反应3h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述复合材料。
所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为29g/mm/年和35g/mm/年；且电阻率为0.79Ω·m。
实施例3
（1）将铜粉11份、氧化银3份、硼化钛6份和碳酸钙4份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴5份和乙酰丙酮镧4份加入3,4-二甲氧基苄醇11份中，升高温度至65℃，以600r/min速率搅拌反应15min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度45℃下，以速率400r/min搅拌反应20min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯16份和硅酸四烯丙酯10份加入间苯二酚二缩水甘油醚19份，在温度100℃下，以速率800r/min搅拌反应10min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉2份和对氨基苯磺酰胺7份，在温度115℃下，以速率1000r/min搅拌反应3h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为2.0g/mm/年和2.5g/mm/年；且电阻率为0.08Ω·m。
实施例4
（1）将铜粉8份、氧化银5份、硼化钛4份和碳酸钙2份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴7份和乙酰丙酮镧6份加入3,4-二甲氧基苄醇14份中，升高温度至75℃，以600r/min速率搅拌反应20min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度50℃下，以速率400r/min搅拌反应25min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯19份和硅酸四烯丙酯12份加入间苯二酚二缩水甘油醚17份，在温度120℃下，以速率800r/min搅拌反应15min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉4份和对氨基苯磺酰胺9份，在温度125℃下，以速率1000r/min搅拌反应2h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为1.8g/mm/年和2.3g/mm/年；且电阻率为0.075Ω·m。
实施例5
（1）将铜粉10份、氧化银4份、硼化钛5份和碳酸钙3份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴6份和乙酰丙酮镧5份加入3,4-二甲氧基苄醇13份中，升高温度至75℃，以600r/min速率搅拌反应18min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度45℃下，以速率400r/min搅拌反应25min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯18份和硅酸四烯丙酯11份加入间苯二酚二缩水甘油醚18份，在温度115℃下，以速率800r/min搅拌反应15min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉3份和对氨基苯磺酰胺8份，在温度120℃下，以速率1000r/min搅拌反应2.5h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
所制备出的复合材料在10%的硫酸溶液和10%的氢氧化钠溶液中的腐蚀速率分别为1.5g/mm/年和1.9g/mm/年；且电阻率为0.05Ω·m。
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高导电耐腐蚀复合材料，其特征在于，包含如下重量组份的各物质：环烷酸钴4-8份、乙酰丙酮镧3-7份、铜粉7-12份、氧化银2-6份、硼化钛3-7份、碳酸钙2-5份、乙酸冰片酯15-20份、硅酸四烯丙酯8-13份、氧化石墨烯粉1-4份、间苯二酚二缩水甘油醚15-20份、3,4-二甲氧基苄醇10-15份、对氨基苯磺酰胺6-10份。
2.根据权利要求1所述的一种高导电耐腐蚀复合材料，其特征在于，所述环烷酸钴5-7份、乙酰丙酮镧4-6份、铜粉8-11份、氧化银3-5份、硼化钛4-6份、碳酸钙2-4份、乙酸冰片酯16-19份、硅酸四烯丙酯10-12份、氧化石墨烯粉2-4份、间苯二酚二缩水甘油醚17-19份、3,4-二甲氧基苄醇11-14份、对氨基苯磺酰胺7-9份。
3.根据权利要求2所述的一种高导电耐腐蚀复合材料，其特征在于，所述环烷酸钴6份、乙酰丙酮镧5份、铜粉10份、氧化银4份、硼化钛5份、碳酸钙3份、乙酸冰片酯18份、硅酸四烯丙酯11份、氧化石墨烯粉3份、间苯二酚二缩水甘油醚18份、3,4-二甲氧基苄醇13份、对氨基苯磺酰胺8份。
4.一种高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将铜粉7-12重量份、氧化银2-6重量份、硼化钛3-7重量份和碳酸钙2-5重量份混合搅拌均匀；
（2）将环烷酸钴4-8重量份和乙酰丙酮镧3-7重量份加入3,4-二甲氧基苄醇10-15重量份中，升高温度至60-80℃，搅拌反应15-20min；
（3）将步骤（1）所得混合物加入步骤（2）中，在温度40-50℃下搅拌反应20-30min，得混合物A；
（4）将乙酸冰片酯15-20重量份和硅酸四烯丙酯8-13重量份加入间苯二酚二缩水甘油醚15-20重量份，在温度100-120℃下搅拌反应10-20min，得混合物B；
（5）将步骤（3）中混合物A和步骤（4）中混合物B混合，并加入氧化石墨烯粉1-4重量份和对氨基苯磺酰胺6-10重量份，在温度110-130℃下搅拌反应2-3h；待反应冷却后，经挤压、成型后即可得到所述高导电耐腐蚀复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中温度为75℃，搅拌速率为600r/min，搅拌反应18min。
6.根据权利要求4所述的一种高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述温度为45℃，以速率400r/min搅拌反应25min。
7.根据权利要求4所述的一种高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述温度为115℃，以速率800r/min搅拌反应15min。
8.根据权利要求4所述的一种高导电耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述温度为120℃，以速率1000r/min搅拌反应2.5h。
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