CN110527404B - 一种复合材料改性耐磨防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于,采用以下原料:第一组份和第二组份经搅拌混匀得到;第一组份按质量份数包括成膜物质50~80份,溶剂20~40份,六方氮化硼负载氧化铝0.5~5份,分散剂0.5~1.5份,消泡剂0.5~3份,流平剂0.5~1.5份;且第一组份中各原料总份数为100份;第二组份按质量份数包括10~40份的固化剂。本发明还公开了一种复合材料改性耐磨防腐涂料的制备方法。本发明通过各种工艺使六方氮化硼片层表面负载纳米氧化铝最终得到六方氮化硼负载氧化铝复合材料,将少量的复合材料作为填料添加到环氧涂料后,使制备得到的环氧复合涂层具备了耐腐蚀性、耐磨性和柔韧性的优点;以及使用时具备超薄的特点。

Description

一种复合材料改性耐磨防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域,具体涉及一种复合材料改性耐磨防腐涂料及其制备方法。
背景技术
环氧树脂作为一类重要的热固性聚合物,由于具备优异的耐腐蚀性、化学稳定性、良好的绝缘性和成本低廉等优点,在工业中得到广泛的应用。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的,因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料,在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。
环氧树脂制作成涂料时,溶剂型环氧涂料在固化过程中由于溶剂的挥发会不可避免的产生微孔缺陷,使得其防腐蚀性能大大降低。目前,研究人员常利用微纳米填料添加到环氧树脂基体中,来增强环氧树脂的各方面性能。
六方氮化硼是由交替的硼和氮原子组成,它们像蜂窝一样有序排列,典型的由sp2键合的二维层状结构,其结构和石墨非常相似,所以也被称为“白色石墨烯”。六方氮化硼具有优异的润滑性,电绝缘性,耐化学性和热稳定性,而且自身的片层结构具有良好的屏蔽性,将其作为填料添加进环氧树脂中可以极大的改善涂层的性能,如耐腐蚀性、耐磨性、柔韧性等。然而,由于六方氮化硼的紧密层叠结构,且层间相互作用强,使得剥离后的六方氮化硼也极易重新团聚,在将其加入涂料时,团聚后的六方氮化硼会引起更大的缺陷,从而降低涂层的性能。
故如何提供一种复合材料改性耐磨防腐涂料及其制备方法,使得六方氮化硼能被剥离成少层片状以及纳米氧化铝能够均匀沉积在其表面,同时使制备得到的复合材料能够在环氧树脂中稳定分散,以达到提高环氧涂料的耐腐蚀性、耐磨性和柔韧性的效果,以及使用时具备超薄的特点,成为有待考虑解决的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:怎样使得六方氮化硼能被剥离成少层片状以及纳米氧化铝能够均匀沉积在其表面,同时使制备得到的复合材料能够在环氧树脂中稳定分散,以达到提高环氧涂料的耐腐蚀性、耐磨性和柔韧性的效果,以及使用时具备超薄的特点。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
一种复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于,由第一组份和第二组份经搅拌混匀得到;第一组份按质量份数包括成膜物质50~80份,溶剂20~40份,六方氮化硼负载氧化铝0.5~5份,分散剂0.5~1.5份,消泡剂0.5~3份,流平剂0.5~1.5份;且第一组份中各原料总份数为100份;第二组份按质量份数包括10~40份的固化剂。
本方案中,添加六方氮化硼至成膜物质(环氧树脂)能够利用六方氮化硼自身性能改进涂料的耐腐蚀性、耐磨性和柔韧性等性能。同时由于六方氮化硼负载了氧化铝成分,故能够使其在树脂材料中具有更好的有机物相容性和分散性,和其它组分物质综合作用,能够更好地避免六方氮化硼重新团聚,更好地发挥六方氮化硼和氧化铝在树脂材料中的特性,提高环氧涂料的耐腐蚀性、耐磨性和柔韧性,并使其得到的涂层具备超薄的特点,其中六方氮化硼负载氧化铝优选为负载纳米级别粒度的氧化铝,更好地提高作用效果。
作为优化,所述成膜物质由缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族环氧树脂和环氧化烯烃类环氧树脂中的一种或多种混匀得到。
这样,成膜物质为涂料基材,上述环氧树脂类涂料作为成膜物质,均能够很好地和六方氮化硼作用,发挥六方氮化硼的屏蔽效果,提高涂料性能。
作为优化,所述溶剂由甲醇、乙醇、二甲苯、环己酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、醋酸甲酯、醋酸乙酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的一种或多种混匀得到。
这样,上述溶剂均能够有利于其余组分的溶质能够快速地溶入并反应。
作为优化,所述分散剂由改性聚丙烯酸酯、不饱和多元酸的多元胺聚酰胺溶液、含亲颜填料的高分子和聚羧酸铵盐中的一种或多种混匀得到。
这样,上述分散剂能够起到较好地分散效果,能够更好地促使负载了氧化铝的六方氮化硼能够在涂料使用时更均匀地分散开,提高其屏蔽作用效果。
作为优化,所述消泡剂由脂肪族酰胺、疏水性二氧化硅、聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷、特殊丙烯酸类聚合物和特殊乙烯酸类聚合物中的一种或多种混匀得到。
这样,上述消泡剂能够很好地和其余组分反应,使得涂料使用时能够更好地消除泡沫,避免产生泡沫而影响质量。
作为优化,所述流平剂由高沸点芳烃、酮、酯、四氢化萘和有机基改性聚硅氧烷中的一种或多种混匀得到。
这样,上述流平剂能够更好地和其余组分反应实现流平,降低涂层厚度,提高涂层厚薄均匀度。
作为优化,所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或合成树脂类固化剂。
这样,上述固化剂能够更好地和其余组分反应,以更好地降低涂料使用固化时间。
本发明还公开了一种制备得到上述复合材料改性耐磨防腐涂料的制备方法,其特点在于:包括以下步骤:a、改性氧化铝的制备,将氧化铝初步分散在无水乙醇中,超声分散3~9h,然后添加偶联剂,再加热至 60~80℃后搅拌5~10h,且在加热搅拌的同时添加蒸馏水;之后反应完成后抽滤,并在60~80℃下干燥12~24h后得到白色的改性氧化铝固体;其中氧化铝、无水乙醇、偶联剂和水的质量体积比为0.1~0.5g:100~300ml:1~5g:5~20g;
b、改性六方氮化硼的制备,将六方氮化硼分散在盐酸缓冲溶液内,再添加多巴胺盐酸盐,初步分散后超声处理5~10h,然后加热至60~80℃并搅拌5~10h,反应完成后抽滤,并在60~80℃下干燥12~24h后得到黑色的改性氮化硼固体;其中六方氮化硼、盐酸缓冲溶液和多巴胺盐酸盐的质量体积比为0.3~3g:100~300ml:0.6~2g;c、六方氮化硼负载氧化铝复合材料的制备,将步骤a中得到的改性氧化铝与步骤b中的得到的改性氮化硼分散在极性溶液中,搅匀后超声处理5~10h,然后加热至80~110℃后搅拌5~12h,反应完成后抽滤,并在60~80℃下干燥12~24h后到黑灰色的六方氮化硼负载氧化铝复合材料;d、复合材料改性耐磨防腐涂料的制备,将成膜物质、溶剂、c步骤中制得的六方氮化硼负载氧化铝、分散剂、消泡剂和流平剂进行初步搅匀,进行5~10h超声处理,然后机械搅拌8~12h,研磨得到基体树脂混合物即为第一组分,然后再获取固化剂为第二组分,得到复合材料改性耐磨防腐涂料。
这样,上述制备过程能够快速高效地实现六方氮化硼对纳米级别的氧化铝的负载,进而保证涂料使用过程中六方氮化硼的分散效果。在每一个步骤中均采用超声分散的工艺,一方面使六方氮化硼和纳米氧化铝保持最佳的分散程度,从而使纳米氧化铝能均匀负载在六方氮化硼片层表面,另一方面使得六方氮化硼负载氧化铝复合材料以及其他填料与环氧树脂充分结合。
作为优化,六方氮化硼负载氧化铝中六方氮化硼与纳米氧化铝的质量比为3:1~10:1。适当的填料比例能更充分发挥涂层的耐磨防腐性能,而不恰当的比例会导致纳米氧化铝或六方氮化硼的过量团聚。
作为优化,所述极性溶液为N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、N-环己基吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯乙烷或甲磺酸。能够更加利于反应。
作为优化,所述氧化铝的晶型为α型,粒径为20~100nm。能够更加利于反应。
作为优化,所述六方氮化硼片层大小为0.5~50μm。能够更加利于反应。
作为优化,所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三已氧基硅烷或苯胺甲基三甲氧基硅烷。能够更加利于反应。
作为优化,步骤d中采用砂磨机、行星球磨机或分散机进行机械搅拌。能够提高搅拌效果。
本发明还公开了一种采用上述的复合材料改性耐磨防腐涂料制备得到耐磨防腐涂层的方法,将复合材料改性耐磨防腐涂料的第一组分与第二组分均匀混合10~20min后,涂敷在基体表面先经过30mi-1h表干,再80~95℃进行1~2h 实干,或直接室温固化5~7天。本方法和上述涂料性能和反应原理匹配,能够充分发挥涂料的作用效果。
本发明具有以下优点:在聚合物体系中,填料在基体中的分散方式决定了其性能的优劣。六方氮化硼为惰性材料,不易被共价改性,而简单的剥离后还是容易重新团聚。本发明中采用的工艺与传统的表面改性或修饰有很大的区别,即一方面利用多巴胺对六方氮化硼进行非共价改性,将剥离后的六方氮化硼片层包覆隔离并引入了大量的氨基集团,另一方面引入纳米氧化铝,利用聚多巴胺中邻苯二酚基团较强的金属配位能力,可以促进纳米氧化铝在六方氮化硼表面沉积,同时硅烷偶联剂改性后的纳米氧化铝也可以共价接枝在表面包覆聚多巴胺的六方氮化硼片层表面,适当的纳米氧化铝可以进一步促进剥离后六方氮化硼片层的分散,因此本发明制备得到的六方氮化硼负载氧化铝复合材料在树脂基体中具有更好的有机物相容性和分散性,并通过化学交联反应增强了复合材料与树脂的界面粘结,这也使得本发明得到的复合材料改性耐磨防腐涂料较于单一六方氮化硼或氧化铝改性涂料或传统工艺制备的改性涂料具备更好的综合性能。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1为本发明实施案例中氧化铝、六方氮化硼、改性六方氮化硼和六方氮化硼负载氧化铝的红外光谱图。
图2为本发明实施案例中氧化铝、六方氮化硼、改性氧化铝、改性六方氮化硼和六方氮化硼负载氧化铝的热重图。
图3为六方氮化硼、氧化铝和六方氮化硼负载氧化铝复合材料在水中分散8h前后的照片。
图4为六方氮化硼、氧化铝和六方氮化硼负载氧化铝复合材料在乙醇中分散8h前后的照片。
图5为涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;(其中, a为对比例2所制备纯环氧涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;b为对比例3所制备氧化铝环氧涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;c为对比例4所制备六方氮化硼环氧涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;d为对比例1所制备复合材料改性耐磨防腐涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;e为实施例1所制备复合材料改性耐磨防腐涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;f为实施例2所制备复合材料改性耐磨防腐涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片)。
图6中(a)和(b)分别为实施例1中氧化铝和六方氮化硼的扫描电子显微镜照片。
图7中(c)、(d)和(e)分别为实施例1、实施例2和对比例1中的六方氮化硼负载氧化铝复合材料的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述
实施案例:
表1为2组实施例和4组对比例,各防腐涂料中组成成分质量配。
表1 各应用案例涂料组成成分参数
Figure 171368DEST_PATH_IMAGE001
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
包括上述2个实施例,以及任一对比例的涂料,制备时均包括以下步骤,
a、改性氧化铝的制备,将氧化铝初步分散在无水乙醇中,超声分散5h,然后添加γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂,在80℃下加热搅拌10h,此外在加热期间,添加蒸馏水。反应完成后抽滤并在80℃下干燥12h后得到白色的改性氧化铝固体。其中氧化铝、无水乙醇、偶联剂和水的质量体积比为0.1g:200ml:5g:8g。
b、改性六方氮化硼的制备,将六方氮化硼分散在盐酸缓冲溶液,并添加多巴胺盐酸盐,初步分散后超声8h,然后80℃加热搅拌10h,反应完成后抽滤,并在80℃下干燥12h后得到黑色的改性氮化硼固体。
c、六方氮化硼负载氧化铝复合材料的制备,将步骤a中得到的改性氧化铝与步骤b中的得到的改性氮化硼分散在二甲基甲酰胺溶液中,初步搅匀后超声5h,然后105℃加热搅拌5h,反应完成后抽滤,并在80℃下干燥12h后到黑灰色的六方氮化硼负载氧化铝复合材料。
d、复合材料改性耐磨防腐涂料的制备,将成膜物质、溶剂、六方氮化硼负载氧化铝、分散剂、消泡剂和流平剂进行初步搅匀后超声处理8h,然后使用砂磨机以1500r/min的转速研磨8h,研磨得到基体树脂混合物(即为第一组份),然后再在得到的基体树脂混合物中添加固化剂(即为第二组份)并制备得到复合材料改性耐磨防腐涂料。其中,基体树脂混合物和固化剂按照质量份数比为5:3添加并均匀混合20min后得到复合材料改性耐磨防腐涂料。
e、耐磨防腐涂层的制备,将制备得到的复合材料改性耐磨防腐涂料涂敷在碳钢基体表面先经过30min表干,再95℃进行1h 实干并得到耐磨防腐涂层,涂层厚度均约为20±3μm。
以上的实施例1和2中以及对比例1至4中,六方氮化硼片层大小均约为10μm,氧化铝粒径大小均约为30nm,成膜物质均为双酚A型环氧树脂E44,溶剂为二甲苯,分散剂为改性聚丙烯酸酯,消泡剂为聚二甲基硅氧烷;流平剂为四氢化萘。
其中,对比例1中添加有六方氮化硼负载氧化铝复合材料(六方氮化硼:氧化铝=2:1);对比例2中未添加改性六方氮化硼和改性氧化铝;对比例3中,未添加改性六方氮化硼;对比例4中,未添加改性氧化铝。其他组分和制备方法与实施例1和2相同。
性能测试
结合图1至图7进行说明。
改性氧化铝、六方氮化硼、改性六方氮化硼和六方氮化硼负载氧化铝的红外光谱图如图1所示。在氧化铝的谱图中,观察到3440cm-1附近的宽带,这可归因于物理吸附水,在2919cm-1和2850cm-1处的谱带归因于CH键;此外,在1625cm-1、1101cm-1和640cm-1处的吸收峰分别是N-H,Si-O-Si和Si-O-Al键的特征峰,这些吸收峰证明KH550成功地接枝到了氧化铝纳米颗粒的表面。六方氮化硼的红外光谱表明在1371 cm-1和817 cm-1处存在特征峰,这些特征峰分别指向平面内B-N拉伸振动和平面外弯曲振动。六方氮化硼负载氧化铝在1637cm-1处存在吸收峰,这些峰属于PDA的苯环结构和C-O带,同时改性氧化铝的一些特征吸收峰(如-CH(2919cm-1、2850 cm-1),Si-O-Si(1101 cm-1)和Si-O-Al(640cm-1))可以在六方氮化硼负载氧化铝的光谱中观察到,这些结果证实了改性氧化铝纳米颗粒沉积在了改性六方氮化硼的表面。
如图2所示,为氧化铝,改性氧化铝,六方氮化硼,改性六方氮化硼和六方氮化硼负载氧化铝热重图。样品的失重分为两个阶段,第一阶段发生在30-180℃范围内,与纳米颗粒物理吸附的水有关。对于改性氧化铝和改性氮化硼,与改性前的氧化铝和六方氮化硼相比,重量损失更大,这归因于改性后的颗粒具有更好的亲水性。失重的第二阶段发生在200-550℃的范围内,对于改性氧化铝,由于接枝的KH550基团的热分解和生成的水的损失而导致质量显着下降;对于改性氮化硼,显著的重量损失是由于PDA的热解所致。此外,值得注意的是,六方氮化硼负载氧化铝杂化物的重量损失低于改性氧化铝和改性氮化硼的重量损失,这可以归因于PDA @ BN表面上的PDA与水反应后的水分损失,也说明改性氧化铝与改性氮化硼成功发生接枝反应。
以六方氮化硼、氧化铝和六方氮化硼负载氧化铝复合材料作为试验对象进行性能测试:图3为六方氮化硼、氧化铝和六方氮化硼负载氧化铝复合材料分别在水中分散时以及在水中分散8h后的对比图;图4为将六方氮化硼、氧化铝和六方氮化硼负载氧化铝复合材料分别在乙醇中分散时以及在乙醇中分散8h后的对比图;能够观测到六方氮化硼和氧化铝在乙醇和水中分散8h后都几乎完全沉淀,并且六方氮化硼在水中还没有完全溶解;而六方氮化硼负载氧化铝复合材料在水和乙醇中仍能稳定分散。
如图5所示(其中,a为对比例2所制备纯环氧涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;b为对比例3所制备氧化铝环氧涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;c为对比例4所制备六方氮化硼环氧涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;d为对比例1所制备复合材料改性耐磨防腐涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;e为实施例1所制备复合材料改性耐磨防腐涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片;f为实施例2所制备复合材料改性耐磨防腐涂层在5%盐雾测试1000h前后的照片),以实施例1和2以及对比例1、2、3和4中涂料制备得到的涂层作为试验对象进行性能测试;将实施例1和2以及对比例1、2、3和4中涂料各自涂覆在金属板材(钢板或铁板)上并制得涂层,再在制备得到的涂层上设置划痕;并且使得各个带有划痕的涂层处于5%盐雾环境1000h左右,可以观察到,对比例1、2、3和4涂层划痕进行5%盐雾实验1000h后均出现大程度的腐蚀和起泡,而实施例1和2中的复合材料改性耐磨防腐涂层进行5%盐雾实验1000h后划痕处腐蚀程度较轻。
对比例5:将六方氮化硼、氧化铝、成膜物质、溶剂、分散剂、消泡剂和流平剂进行初步搅匀后使用砂磨机以1500r/min的转速研磨8h,研磨得到的基体树脂混合物即为第一组份。环氧树脂固化剂腰果酚改性酚醛胺为第二组分。将第一组分与第二组分按照5:3比例均匀混合20min后,涂敷在碳钢基体表面先经过30min表干,然后在95℃进行1h 实干得到复合环氧涂层,得到对比例5。
对比例6:本对比例与实施例1基本相同,但在步骤b和步骤c中所有超声处理这一步全部取消,得到对比例6。
实施例3:本实施例与实施例1基本相同,但其中改性氮化硼与改性氧化铝质量比为8:1,得到实施例3。
实施例4:本实施例与实施例1基本相同,但其中六方氮化硼片层大小由原来的约10μm替换为约20μm,氧化铝粒径大小由原来的约30nm替换为约50nm,溶剂替换为二甲苯:乙二醇=2:1,得到实施例4。
实施例5:本实施例与实施例2基本相同,但其中六方氮化硼负载氧化铝复合材料含量由1份替换为2份,得到实施例5。
实施例6:本实施例与实施例1基本相同,但其中成膜物质由双酚A型环氧树脂E44替换为部分双酚A型环氧树脂E20,且E44:E20=4:1,得到实施例6。
为验证本发明的技术效果,将实施例1至6以及对比例1至6进行性能测试。
表2为实施例1-6改性耐磨防腐涂料及对比例1-6涂料的各性能参数:
表2 各应用实例所得涂料的性能参数
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其中,对比例1同样为六方氮化硼负载氧化铝复合涂层,其中六方氮化硼:氧化铝=2:1,对比例1涂层的耐磨性能相似于其他实施例复合涂层,但是耐酸性能明显不如其他实施例复合涂层,结合对比例1涂层的盐雾测试结果,说明当六方氮化硼与氧化铝比例超过一定范围时,涂层的耐腐蚀性能差于其他正常范围比例复合涂层。
从图7(e)中可以观察到,当六方氮化硼的含量相对减少以及氧化铝的含量相对增加时,过量的氧化铝会发生团聚,这会导致涂层形成孔洞和微隙,使得涂层的屏蔽性能下降。
通过对比例3与对比例4的性能数据可以看出单一的氧化铝和六方氮化硼对涂层的耐磨防腐性能只能起到部分性能增益的效果,除了氧化铝能明显改善涂层的耐磨性之外,只添加单一填料涂层的耐腐蚀性能远低于复合材料改性耐磨防腐涂层,这也证明了六方氮化硼负载氧化铝复合材料对增强涂层综合性能的必要性。
在对比例5与对比例6中,体现出制备工艺对涂层性能的重要性,对比例5中六方氮化硼与氧化铝都未经改性处理,制备出的涂层性能都远差于实施例涂层,甚至耐腐蚀性能还逊于无填料的纯环氧树脂涂层,这是因为未改性的填料在涂层中没有得到分散而发生团聚,在涂层中形成许多孔洞和微隙,导致腐蚀介质更容易通过涂层到达基底表面。
在对比例6中,由于缺少超声分散的作用,导致两种填料未得到充分的改性和分散,因此也使得涂层的耐腐蚀性能未得到理想的改善效果。
综上,采用本发明制备得到的复合材料改性耐磨防腐涂料具有质量更好,耐腐蚀性、耐磨性和柔韧性更好,以及使用超薄的优点。
说明:(1)上述耐磨性检测,以GB/T 1768~2006为检测标准;
(2)上述耐盐雾检测,以GB/T1771~2007为检测标准;
(3)上述耐酸、耐碱检测,均以GB/T 9274~1988为检测标准。
以上所述应用实例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于,由第一组份和第二组份经搅拌混匀得到;第一组份按质量份数包括成膜物质50~80份,溶剂20~40份,六方氮化硼负载氧化铝0.5~5份,分散剂0.5~1.5份,消泡剂0.5~3份,流平剂0.5~1.5份;且第一组份中各原料总份数为100份;第二组份按质量份数包括10~40份的固化剂;
其制备方法包括以下步骤:a、改性氧化铝的制备,将氧化铝初步分散在无水乙醇中,超声分散3~9h,然后添加偶联剂,再加热至 60~80℃后搅拌5~10h,且在加热搅拌的同时添加蒸馏水;之后反应完成后抽滤,并在60~80℃下干燥12~24h后得到白色的改性氧化铝固体;其中氧化铝、无水乙醇、偶联剂和水的质量体积比为0.1~0.5g:100~300ml:1~5g:5~20g;
b、改性六方氮化硼的制备,将六方氮化硼分散在盐酸缓冲溶液内,再添加多巴胺盐酸盐,初步分散后超声处理5~10h,然后加热至60~80℃并搅拌5~10h,反应完成后抽滤,并在60~80℃下干燥12~24h后得到黑色的改性氮化硼固体;其中六方氮化硼、盐酸缓冲溶液和多巴胺盐酸盐的质量体积比为0.3~3g:100~300ml:0.6~2g;
c、六方氮化硼负载氧化铝复合材料的制备,将步骤a中得到的改性氧化铝与步骤b中的得到的改性氮化硼分散在极性溶液中,搅匀后超声处理5~10h,然后加热至80~110℃后搅拌5~12h,反应完成后抽滤,并在60~80℃下干燥12~24h得 后到黑灰色的六方氮化硼负载氧化铝复合材料;
d、复合材料改性耐磨防腐涂料的制备,将成膜物质、溶剂、c步骤中制得的六方氮化硼负载氧化铝、分散剂、消泡剂和流平剂进行初步搅匀,进行5~10h超声处理,然后机械搅拌8~12h,研磨得到基体树脂混合物即为第一组分,然后再获取固化剂为第二组分,得到复合材料改性耐磨防腐涂料;
所述氧化铝的晶型为α型,粒径为20~100nm;
所述六方氮化硼片层大小为0.5~50μm。
2.根据权利要求1所述的复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于:所述成膜物质由缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂环族环氧树脂和环氧化烯烃类环氧树脂中的一种或多种混匀得到。
3.根据权利要求1所述的复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于:所述溶剂由甲醇、乙醇、二甲苯、环己酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、醋酸甲酯、醋酸乙酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的一种或多种混匀得到。
4.根据权利要求1所述的复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于:所述分散剂由改性聚丙烯酸酯、不饱和多元酸的多元胺聚酰胺溶液、含亲颜填料的高分子和聚羧酸铵盐中的一种或多种混匀得到;
所述消泡剂由脂肪族酰胺、疏水性二氧化硅、聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷中的一种或多种混匀得到;
所述流平剂由高沸点芳烃、酮、酯、四氢化萘和有机基改性聚硅氧烷中的一种或多种混匀得到;
所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂或合成树脂类固化剂。
5.根据权利要求1所述的复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于:六方氮化硼负载氧化铝中六方氮化硼与纳米氧化铝的质量比为3:1~10:1。
6.根据权利要求1所述的复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于:所述极性溶液为N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇、N-环己基吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯乙烷或甲磺酸。
7.根据权利要求1所述的复合材料改性耐磨防腐涂料,其特征在于:所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三已氧基硅烷或苯胺甲基三甲氧基硅烷;
步骤d中采用砂磨机、行星球磨机或分散机进行机械搅拌。
8.一种耐磨防腐涂层的制备方法,其特征在于:先获取如权利要求1-4任一权利要求所述的复合材料改性耐磨防腐涂料;将第一组分和第二组分均匀混合10-20分钟后,涂覆在基体表面,经过30分钟至60分钟表干后,再80-90℃ 范围内进行1-2天实干或者室温固化5-7天。
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