CN109796845B - 用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用 - Google Patents
用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109796845B CN109796845B CN201910058629.4A CN201910058629A CN109796845B CN 109796845 B CN109796845 B CN 109796845B CN 201910058629 A CN201910058629 A CN 201910058629A CN 109796845 B CN109796845 B CN 109796845B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- montmorillonite
- parts
- epoxy resin
- film
- stirring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 140
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 109
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 title claims abstract description 95
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 50
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 13
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 11
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 10
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 8
- FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 1-Hexadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCN FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001412 amines Chemical group 0.000 claims description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-tris[(dimethylamino)methyl]phenol Chemical compound CN(C)CC1=CC(CN(C)C)=C(O)C(CN(C)C)=C1 AHDSRXYHVZECER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 11
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- -1 and therefore Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明涉及防腐涂料技术领域，具体涉及一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料。包括以下重量份数计的组分：环氧树脂80～120份，稀释剂12～18份，固化剂40～60份，促进剂0.1～3份，有机改性蒙脱石1～5份。本发明的涂料使涂层与金属界面粘结力增强，从而使涂层在金属表面更不容易脱落，同时改善了膜与空气接触界面存在胶黏性的问题，使其与空气接触界面光滑稳定，从而减少了膜层吸附粘黏空气中杂质和发生自腐蚀现象的概率，加快了膜层固化干燥速度，并且显著提高了膜层的柔韧性、耐盐和耐酸性能，势必将促进铝合金防腐工业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域，具体涉及一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用。
背景技术
铝合金的研制和开发提高了铝的综合性能，因此，铝合金被广泛用于交通运输、机械制造、航天航空和电气元件等多个方面。由于铝合金的耐腐蚀性较差，给其维护带来了一定困扰。因此，相应地开发了许多针对铝合金的防腐处理工艺，如铬酸盐、磷酸盐和钼酸盐等钝化处理技术，但均存在较严重的环境污染问题，并且这些处理工艺复杂，耗费较大。随着环保要求的逐步提高和人们环境意识的增强，尤其是各国对铬、磷允许排放量的大大降低，研究开发既能有效提高涂层与金属基体的结合力，又环保的表面处理新工艺，已成为目前的新兴课题。
环氧树脂是一种性能优异的热固性树脂，具有优良的机械性能、粘结性能、耐热性、耐溶剂性和易加工、易成型等优点，应用广泛。但由于环氧树脂属于高交联度的热固性材料，固化后有韧性不足、耐冲击性差和容易开裂的缺点，限制了它的使用。因此用各种方法增韧环氧树脂是一个重要的课题，对环氧树脂的研究具有重大意义。传统的一些增韧方法，例如，加入弹性体、热塑性粒子等，是建立在降低强度和热变形温度为代价的基础上。随着纳米技术的广泛应用，许多人想到利用纳米粒子提高环氧树脂的韧性，但这些材料也存在着制备工艺复杂，生产成本高，易团聚的问题。
蒙脱石是一种具有天然纳米结构的层状硅酸盐矿物，层间有可交换离子的。人们利用蒙脱石的阳离子交换性质，将蒙脱石与长链季铵盐发生反应，使亲水性的蒙脱石转变为亲油性，层间距被撑大。然后利用蒙脱石层间作用力弱的特点，将环氧树脂预聚体插入蒙脱石的层间，在环氧树脂固化过程中，蒙脱石层间距进一步扩展、剥离，最后以单层形式均匀分散在聚合物中，制得具有高触变性的环氧树脂预聚体/蒙脱石插层复合物。
传统的环氧树脂/蒙脱石复合膜材料固化干燥速度慢、时间长，且其膜与金属界面、膜与空气界面处均存在一定胶黏性，使膜与空气界面易粘黏吸附细小粉尘、碎屑、水珠及带电荷的单体等一系列杂质，若长期暴露空气中，不仅使金属表面防腐膜层看起来很脏，而且容易在金属-膜层-杂质之间产生微小电流从而加速金属的腐蚀，导致无法达到金属表面防腐的效果。
因此，如何制备一种环氧树脂/蒙脱石复合膜材料，使涂层与金属界面粘结力增强，从而使涂层在金属表面更不容易脱落；使涂层与空气界面光滑稳定，从而减少了膜层发生自腐蚀现象的概率，加快了膜层固化干燥速度，并且使涂层具有良好的韧性、耐磨性、耐盐耐酸性，能有效的提高涂层的抗腐蚀能力，是现今值得深入探究的重要课题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合防腐涂层。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料，包括以下重量份数计的组分：环氧树脂80～120份，稀释剂12～18份，固化剂40～60份，促进剂0.1～3份，有机改性蒙脱石1～5份。
优选的，所述环氧树脂为E51环氧树脂和/或E44环氧树脂。
优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。
优选的，所述促进剂为胺类促进剂。
优选的，所述固化剂为650低分子聚酰胺。
优选的，所述稀释剂为600号稀释剂、660号稀释剂、669号稀释剂、690号稀释剂中的一种或多种。
更为优选的，所述复合涂料组成如下：环氧树脂95～100份，稀释剂15份，固化剂50份，促进剂3份，有机改性蒙脱石3份。
优选的，所述有机改性蒙脱石由以下方法制备而成：
(1)原始蒙脱石的剥离：将原始钠基蒙脱石Na-MMT和去离子水按1:20的比例溶于2000mL烧杯中，机械搅拌12～24h，静置48～72h，待分层明显后取中间胶体部分离心处理，6000～8000r/min，5～10min，并用烧杯将离心管中的沉淀干燥备用，得到提纯后的蒙脱石；然后，以8～10mol/L氯化锂溶液为剥离剂，将一定量提纯后的蒙脱石与氯化锂溶液均匀混合于100mL水热反应釜中，120～160℃条件下水热反应24h，离心洗涤样品至分离液中不含Cl-，干燥后研磨，得到剥离后的蒙脱石E-MMT；
(2)有机改性蒙脱石的制备：将剥离后的蒙脱石E-MMT干燥24～48h备用，在1000mL三口烧瓶中加入100～300mL蒸馏水、100～300mL 95％乙醇、0.02～0.04mol十六胺和1～4mL盐酸搅拌升温至60～80℃时加入5～20g蒙脱石，保持该温度搅拌回流12～20h，然后将所得到的混浊液高速离心分离，6000～8000r/min，5～10min，再用1:1乙醇-蒸馏水洗涤反复数次直至分离液中不含Cl-，最后将分离物在室温下真空干燥，得到有机改性蒙脱石。
本发明还涉及利用所述涂料制备复合膜的制备方法，所述方法包括：
(1)原始蒙脱石的剥离：将原始钠基蒙脱石Na-MMT和去离子水按1:20的比例溶于2000mL烧杯中，机械搅拌12～24h，静置48～72h，待分层明显后取中间胶体部分离心处理，6000～8000r/min，5～10min，并用烧杯将离心管中的沉淀干燥备用，得到提纯后的蒙脱石；然后，以8～10mol/L氯化锂溶液为剥离剂，将一定量提纯后的蒙脱石与氯化锂溶液均匀混合于100mL水热反应釜中，120～160℃条件下水热反应24h，离心洗涤样品至分离液中不含Cl-，干燥后研磨，得到剥离后的蒙脱石E-MMT；
(2)有机改性蒙脱石的制备：将剥离后的蒙脱石E-MMT干燥24～48h备用，在1000mL三口烧瓶中加入100～300mL蒸馏水、100～300mL 95％乙醇、0.02～0.04mol十六胺和1～4mL盐酸搅拌升温至60～80℃时加入5～20g蒙脱石，保持该温度搅拌回流12～20h，然后将所得到的混浊液高速离心分离，6000～8000r/min，5～10min，再用1:1乙醇-蒸馏水洗涤反复数次直至分离液中不含Cl-，最后将分离物在室温下真空干燥，得到有机改性蒙脱石；
(3)环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入80～120份环氧树脂，1～5份有机改性蒙脱石，12～18份稀释剂，搅拌均匀，升温至60～80℃，保温搅拌1～3h，再在高温下超声分散5～15min，然后真空脱泡5～15min；冷却到室温或室温以上3-5℃后向混合物中加入40～60份固化剂，0.1～3份促进剂，充分搅拌均匀后涂覆2～3层在铝片表面，室温固化24～72h，得到环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜。
优选的，步骤(3)首先需对金属表面进行预处理，包括打磨、酸化、磷化和硅烷膜；具体的，
依次用80#和800#砂纸打磨试样，用丙酮除油；
酸化时，将试样放人1～2％的盐酸溶液中，浸泡5～15min后取出，用去离子水冲洗后于60～80℃干燥；
磷化时，800#砂纸打磨试样并将其放入锌系磷化液中，浸泡20～40min后取出，用去离子水冲洗后于60～80℃干燥；
制备硅烷膜时，800#砂纸打磨试样，将硅烷偶联剂(KH-550)、乙醇和去离子水按一定比例配制硅烷水解溶液，用氨水调节溶液的pH值，磁力搅拌20～40min，静置一段时间至水解平衡备用；将磷化处理后试样在室温下放入硅烷水解溶液中5～20min后取出，吹干后于100～140℃下固化40～80min后取出，即得硅烷膜。
本发明还涉及所述的涂料应用，所述涂料应用于铝合金表面防腐。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明将氯化锂对蒙脱石片层进行剥离以及十六胺对剥离后蒙脱石进行有机改性，使亲水性的蒙脱石转变为亲油性，蒙脱石层间距被撑大，层间作用力变弱，使蒙脱石能够更加均匀分散在聚合物中。
(2)本发明使用低分子聚酰胺650作为固化剂，其挥发性、毒性小，室温固化即可，同时加入适量DMP-30促进剂使涂层干燥速度加快。
(3)本发明制备的环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜材料，使涂层与金属界面粘结力增强，从而使涂层在金属表面更不容易脱落，同时改善了膜与空气接触界面存在胶黏性的问题，使其与空气接触界面光滑稳定，从而减少了膜层吸附粘黏空气中杂质和发生自腐蚀现象的概率，加快了膜层固化干燥速度，并且显著提高了膜层的柔韧性、耐盐(1mol/L NaCl溶液)和耐酸(0.5mol/L H2SO4溶液)性能，必将促进铝合金防腐工业的发展。
(4)环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜材料的制备方法简单，无需复杂设备，钠基蒙脱石储量巨大，适合于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的有机改性蒙脱石的SEM图。
图2为实施例1制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的光学显微镜图。
图3为实施例2制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜光学显微镜图。
图4为实施例3制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的光学显微镜图。
图5为实施例4制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的光学显微镜图。
图6为实施例5制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的光学显微镜图。
图7为实施例6制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的光学显微镜图。
图8、9为实施例7制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜分别在1mol/L NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中进行线性扫描伏安(LSV)电化学测试的Tafel极化曲线图。
图10、11为实施例7制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜分别在1mol/L NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液进行电化学阻抗(EIS)测试的EIS阻抗图。
图12、13为实施例7制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜电化学测试前、后SEM图。
图14、15为实施例8制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜分别在1mol/L NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中进行线性扫描伏安(LSV)电化学测试的Tafel极化曲线图。
图16、17为实施例8制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜分别在1mol/L NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液进行电化学阻抗(EIS)测试的EIS阻抗图。
图18、19为实施例8制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜电化学测试前、后SEM图。
图20、21为实施例9制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜分别在1mol/L NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液中进行线性扫描伏安(LSV)电化学测试的Tafel极化曲线图。
图22、23为实施例9制得环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜分别在1mol/L NaCl溶液和0.5mol/LH2SO4溶液进行电化学阻抗(EIS)测试的EIS阻抗图。
图24、25为实施例9制得环氧树脂/蒙脱石复合膜电化学测试前、后SEM图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
以下实施例基于自制的有机改性蒙脱石，自制的有机改性蒙脱石由以下方法制备而成：
(1)原始蒙脱石的剥离：将原始钠基蒙脱石Na-MMT和去离子水按1:20的比例溶于2000mL烧杯中，机械搅拌12～24h，静置48～72h，待分层明显后取中间胶体部分离心处理，6000～8000r/min，5～10min，并用烧杯将离心管中的沉淀干燥备用，得到提纯后的蒙脱石；然后，以8～10mol/L氯化锂溶液为剥离剂，将一定量提纯后的蒙脱石与氯化锂溶液均匀混合于100mL水热反应釜中，120～160℃条件下水热反应24h，离心洗涤样品至分离液中不含Cl-，干燥后研磨，得到剥离后的蒙脱石E-MMT；
(2)有机改性蒙脱石的制备：将剥离后的蒙脱石E-MMT干燥24～48h备用，在1000mL三口烧瓶中加入100～300mL蒸馏水、100～300mL 95％乙醇、0.02～0.04mol十六胺和1～4mL盐酸搅拌升温至60～80℃时加入5～20g蒙脱石，保持该温度搅拌回流12～20h，然后将所得到的混浊液高速离心分离，6000～8000r/min，5～10min，再用1:1乙醇-蒸馏水洗涤反复数次直至分离液中不含Cl-，最后将分离物在室温下真空干燥，得到有机改性蒙脱石。
实施例中，环氧树脂为巴陵石化公司的E51、E44、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种及以上；稀释剂为无锡钱广化工原料有限公司的活性稀释剂600、660、669或690；固化剂为丹宝树脂有限公司的低分子聚酰胺650，促进剂为常州市润翔化工有限公司的胺类促进剂DMP-30。
实施例1：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入95份环氧树脂E51，2份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜。
采用Olympus公司的SZ61型光学显微镜对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行表征，结果如图2所示，从图中可知有机改性蒙脱石加入过少，膜层还未完全分散，复合膜稀释不均。
实施例2：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入100份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用Olympus公司的SZ61型光学显微镜对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行表征，结果如图3所示，从图中可知有机改性蒙脱石加入量较为合适，复合膜分散均匀。
实施例3：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入90份环氧树脂E51，4份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散5min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用Olympus公司的SZ61型光学显微镜对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行表征，结果如图4所示，从图中可知有机改性蒙脱石加入量较多，膜层出现团聚，复合膜分散性较差。
实施例4：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入90份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用Olympus公司的SZ61型光学显微镜对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行表征，结果如图5所示，从图中可知环氧树脂加入量较少，膜层表面未能完全干燥，复合膜稀释不均。
实施例5：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入100份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用Olympus公司的SZ61型光学显微镜对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行表征，结果如图6所示，从图中可知环氧树脂加入量较为合适，复合膜分散均匀。
实施例6：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入110份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用Olympus公司的SZ61型光学显微镜对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行表征，结果如图7所示，从图中可知环氧树脂加入量多，膜层团聚现象严重，复合膜分散性较差。
实施例7：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入100份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆1层在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用上海辰华公司的CHI660型电化学工作站对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行耐盐(1mol/L NaCl溶液)和耐酸(0.5mol/L H2SO4溶液)腐蚀电化学测试，结果如图8、9、10、11所示；采用Hitachi公司的HitachiS-4700(Ⅱ)型场发射电子显微镜(SEM)对电化学测试前、后的复合膜进行表征，结果如图12、13所示，从图中可知涂覆1层的膜层太薄，电化学测试过程中容易产生气泡，防腐效果欠佳。
实施例8：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入100份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆2层在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用上海辰华公司的CHI660型电化学工作站对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行耐盐(1mol/L NaCl溶液)和耐酸(0.5mol/L H2SO4溶液)腐蚀电化学测试，结果如图14、15、16、17所示；采用Hitachi公司的HitachiS-4700(Ⅱ)型场发射电子显微镜(SEM)对电化学测试前、后的复合膜进行表征，结果如图18、19所示，从图中可知涂覆2层的膜层比涂覆1层的防腐效果更好，电化学测试过程中产生气泡较少。
实施例9：
环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：在250mL三口烧瓶中加入100份环氧树脂E51，3份有机改性蒙脱石，15份活性稀释剂669，搅拌均匀，升温至80℃，保温搅拌2h，再在高温下超声分散10min，然后真空脱泡10min；冷却到接近室温后向混合物中加入50份固化剂聚酰胺650，3份促进剂DMP-30，充分搅拌均匀后涂覆3层在铝片表面，室温固化48h，制备出环氧树脂/蒙脱石纳米复合材料。
采用上海辰华公司的CHI660型电化学工作站对环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜进行耐盐(1mol/L NaCl溶液)和耐酸(0.5mol/L H2SO4溶液)腐蚀电化学测试，结果如图20、21、22、23所示；采用Hitachi公司的HitachiS-4700(Ⅱ)型场发射电子显微镜(SEM)对电化学测试前、后的复合膜进行表征，结果如图24、25所示，从图中可知涂覆3层的膜层光滑稳定，电化学测试过程中几乎不产生气泡，防腐性能好。
Claims (4)
1.一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料，其特征在于，包括以下重量份数计的组分：环氧树脂80~120份，稀释剂12~18份，固化剂40~60份，促进剂0.1~3份，有机改性蒙脱石1~5份；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂，所述促进剂为胺类促进剂，所述固化剂为650低分子聚酰胺，所述稀释剂为600号稀释剂、660号稀释剂、669号稀释剂、690号稀释剂中的一种或多种；所述有机改性蒙脱石由以下方法制备而成：
（1）原始蒙脱石的剥离：将原始钠基蒙脱石Na-MMT和去离子水按1:20的比例溶于2000mL烧杯中，机械搅拌12~24h，静置48~72 h，待分层明显后取中间胶体部分离心处理，6000~8000 r/min，5~10 min，并用烧杯将离心管中的沉淀干燥备用，得到提纯后的蒙脱石；然后，以8~10 mol/L 氯化锂溶液为剥离剂，将一定量提纯后的蒙脱石与氯化锂溶液均匀混合于100 mL水热反应釜中，120~160 ℃条件下水热反应24h，离心洗涤样品至分离液中不含Cl-，干燥后研磨，得到剥离后的蒙脱石E-MMT；
（2）有机改性蒙脱石的制备：将剥离后的蒙脱石E-MMT干燥24~48h备用，在1000 mL三口烧瓶中加入100~300 mL蒸馏水、100~300 mL 95 %乙醇、0.02~0.04 mol十六胺和1~4 mL盐酸搅拌升温至60~80℃时加入5~20g蒙脱石，保持该温度搅拌回流12~20 h，然后将所得到的混浊液高速离心分离，6000~8000 r/min，5~10 min，再用1:1乙醇-蒸馏水洗涤反复数次直至分离液中不含Cl-，最后将分离物在室温下真空干燥，得到有机改性蒙脱石。
2.利用权利要求1所述的复合涂料制备环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）原始蒙脱石的剥离：将原始钠基蒙脱石Na-MMT和去离子水按1:20的比例溶于2000mL烧杯中，机械搅拌12~24h，静置48~72 h，待分层明显后取中间胶体部分离心处理，6000~8000 r/min，5~10 min，并用烧杯将离心管中的沉淀干燥备用，得到提纯后的蒙脱石；然后，以8~10 mol/L 氯化锂溶液为剥离剂，将一定量提纯后的蒙脱石与氯化锂溶液均匀混合于100 mL水热反应釜中，120~160 ℃条件下水热反应24h，离心洗涤样品至分离液中不含Cl-，干燥后研磨，得到剥离后的蒙脱石E-MMT；
（2）有机改性蒙脱石的制备：将剥离后的蒙脱石E-MMT干燥24~48h备用，在1000 mL三口烧瓶中加入100~300 mL蒸馏水、100~300 mL 95 %乙醇、0.02~0.04 mol十六胺和1~4 mL盐酸搅拌升温至60~80℃时加入5~20g蒙脱石，保持该温度搅拌回流12~20 h，然后将所得到的混浊液高速离心分离，6000~8000 r/min，5~10 min，再用1:1乙醇-蒸馏水洗涤反复数次直至分离液中不含Cl-，最后将分离物在室温下真空干燥，得到有机改性蒙脱石；
（3）环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜的制备：
在250 mL三口烧瓶中加入80~120份环氧树脂，1~5份有机改性蒙脱石，12~18份稀释剂，搅拌均匀，升温至60~80℃，保温搅拌1~3 h，再在高温下超声分散5~15 min，然后真空脱泡5~15 min；冷却到室温或室温以上3-5℃后向混合物中加入40~60份固化剂，0.1~3份促进剂，充分搅拌均匀后涂覆2~3层在金属表面，室温固化24~72 h，得到环氧树脂/蒙脱石纳米复合膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤（3）首先需对金属表面进行预处理，包括打磨、酸化、磷化和硅烷膜；具体的，
依次用80#和800#砂纸打磨试样，用丙酮除油；
酸化时，将试样放入1~2 ％的盐酸溶液中，浸泡5~15 min后取出，用去离子水冲洗后于60~80 ℃干燥；
磷化时，800#砂纸打磨试样并将其放入锌系磷化液中，浸泡20~40 min后取出，用去离子水冲洗后于60~80 ℃干燥；
制备硅烷膜时，800#砂纸打磨试样，将硅烷偶联剂KH-550、乙醇和去离子水按一定比例配制硅烷水解溶液，用氨水调节溶液的pH值，磁力搅拌20~40 min，静置一段时间至水解平衡备用；将磷化处理后试样在室温下放入硅烷水解溶液中5~20 min后取出，吹干后于100~140 ℃下固化40~80 min后取出，即得硅烷膜。
4.权利要求1所述的涂料的应用，其特征在于，所述涂料应用于铝合金表面防腐。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910058629.4A CN109796845B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910058629.4A CN109796845B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109796845A CN109796845A (zh) | 2019-05-24 |
| CN109796845B true CN109796845B (zh) | 2021-07-27 |
Family
ID=66559962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910058629.4A Active CN109796845B (zh) | 2019-01-22 | 2019-01-22 | 用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109796845B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110669256B (zh) * | 2019-08-29 | 2021-07-27 | 浙江工业大学 | 一种十六胺改性蒙脱石的制备方法 |
| CN110885612B (zh) * | 2019-11-30 | 2021-07-27 | 浙江工业大学 | 一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料 |
| CN112048148A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-08 | 成都思立可科技有限公司 | 一种高耐磨自润滑聚甲醛复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055498A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | Korea Institute Of Industrial Technology | Organo clay containing anticorrosive coating composition and preparation method thereof |
| CN1978565A (zh) * | 2005-12-02 | 2007-06-13 | 中国科学院金属研究所 | 纳米粘土改性环氧云铁涂料及其制备方法 |
| WO2011090292A2 (ko) * | 2010-01-19 | 2011-07-28 | 주식회사 비앤비코리아 | 나노 플레이크를 이용한 방수 및 방식 세라믹 코팅제 |
| CN103709894A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-04-09 | 江苏科技大学 | 改性蒙脱土/环氧树脂复合材料及其制备方法 |
-
2019
- 2019-01-22 CN CN201910058629.4A patent/CN109796845B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007055498A1 (en) * | 2005-11-11 | 2007-05-18 | Korea Institute Of Industrial Technology | Organo clay containing anticorrosive coating composition and preparation method thereof |
| CN1978565A (zh) * | 2005-12-02 | 2007-06-13 | 中国科学院金属研究所 | 纳米粘土改性环氧云铁涂料及其制备方法 |
| WO2011090292A2 (ko) * | 2010-01-19 | 2011-07-28 | 주식회사 비앤비코리아 | 나노 플레이크를 이용한 방수 및 방식 세라믹 코팅제 |
| CN103709894A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-04-09 | 江苏科技大学 | 改性蒙脱土/环氧树脂复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 固化剂类型与固化条件对环氧/粘土纳米复合材料插层剥离行为的影响;宋春芳等;《复合材料学报》;20030430;第20卷(第2期);第30-34页 * |
| 蒙脱石剥离方法的对比与选择;郑翔等;《矿物学报》;20140930;第34卷(第3期);第427-432页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109796845A (zh) | 2019-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109796845B (zh) | 用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料及其应用 | |
| CN109735200B (zh) | 一种环氧防腐涂料组合物及其制备方法和应用 | |
| CN102936455B (zh) | 一种钕铁硼稀土永磁体表面防腐涂层及其制备方法 | |
| US20200239708A1 (en) | Anticorrosive Grafted Graphene Filler for Organic Coating and Methods of Preparing the Same | |
| CN111205739B (zh) | 离子液体改性石墨烯复合防腐耐磨涂料及其制法与应用 | |
| CN114316732B (zh) | 一种以植酸为基的功能化六方氮化硼环氧复合防腐蚀涂层材料 | |
| CN108624195B (zh) | 一种g-C3N4-G/水性环氧复合涂料的制备方法 | |
| CN113088162B (zh) | 一种耐磨环氧树脂涂料及其制备方法 | |
| CN115044279B (zh) | 二维聚多巴胺增强水性环氧复合防腐涂料及其制法与应用 | |
| CN113402945A (zh) | 改性绢云母-环氧树脂复合涂料及制备方法、和其复合涂层的制备方法 | |
| CN111944387A (zh) | 一种石墨烯防腐涂料 | |
| CN112662270A (zh) | 一种改性氧化石墨烯环氧复合防腐涂料的制备方法 | |
| CN108976890B (zh) | 一种多乙烯多胺-石墨烯杂化固化剂及其制备方法和应用方法 | |
| CN108559361B (zh) | 一种改性石墨烯水性环氧复合涂料的制备方法及应用 | |
| Han et al. | Highly dispersed polyaniline/graphene oxide composites for corrosion protection of polyvinyl chloride/epoxy powder coatings on steel | |
| CN112029314A (zh) | 一种纳米填料及其制备方法与应用 | |
| CN116970295A (zh) | 一种“砖-泥”层状结构耐腐蚀磷酸盐复合涂层及其制备方法与应用 | |
| CN110885612B (zh) | 一种用于金属表面的环氧树脂/蒙脱石纳米复合涂料 | |
| CN115678384B (zh) | 一种水性树脂涂料组合物及其制备方法 | |
| CN115651485B (zh) | 一种水性涂料组合物 | |
| CN115261842A (zh) | 一种用于热镀锌板的有机复合钝化处理液及其使用方法 | |
| CN106050581B (zh) | 一种抗腐蚀风力发电叶片 | |
| CN114989693A (zh) | 一种基于碳纳米管与石墨烯复配的低锌重防腐涂料及其制备方法 | |
| CN112940574A (zh) | 一种荧光防腐涂料及其制备方法 | |
| CN115612376B (zh) | 一种水性涂料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |