CN110721889A - 一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,包括如下步骤:S1、高耐冲击碳纤维的预处理;S2、耐高温涂层涂料的制备;S3、待涂覆基材的表面处理;S4、耐高温涂料的涂覆;S5、碳纤维浸渍涂层,最终形成涂层;本发明通过利用高耐冲击的碳纤维材料制备出的耐高温涂层,具有良好的附着力以及耐冲击性能,在高温状态下也能够对基材提供稳定的保护,有效避免了涂层开裂脱落影响内部基材的性能,给安全生产提供保障;同时整个涂层的加工过程简单,同时产生废料污染物少,避免给环境带来污染。

Description

一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法
技术领域
本发明涉及耐高温涂层加工制备技术领域,具体为一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法。
背景技术
耐高温涂料,一般是指能长期承受200摄氏度以上温度,并能保持一定物理化学性能,使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。以硼硅酸盐玻璃为主要填料填充到树脂基体中,能够形成一种新型的耐高温涂料。耐高温涂料可分为有机耐高温涂料和无机耐高温涂料两大类。
有机硅耐高温涂料是有机耐高温涂料的一种,有机硅耐高温涂料在实际使用时,存在温度高的状态下机械性能下降,抗冲击、附着力较低,在实际使用过程中,容易出现问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,包括以下几个步骤:
S1、高耐冲击碳纤维的预处理;
S2、耐高温涂层涂料的制备;
S3、待涂覆基材的表面处理;
S4、耐高温涂料的涂覆;
S5、碳纤维浸渍涂层,最终形成涂层。
作为本发明一种优选的技术方案,所述步骤S1中,所述高耐冲击碳纤维的预处理过程为,在氮气保护的环境中,将碳纤维先进行热处理,热处理后置于酸性溶液中进行刻蚀,最后再将刻蚀后的碳纤维放入偶联剂中浸泡。
作为本发明一种优选的技术方案,所述热处理的温度为350℃~550℃,热处理时间为3h~5h;所述酸性溶液为浓度40%~60%的硝酸溶液,酸处理时间为1h~2h;所述偶联剂为硅烷偶联剂溶液,处理时长为2h~4h。
作为本发明一种优选的技术方案,所述步骤S2中,耐高温涂层涂料由以下重量组份的原料组成:树脂填充物40~60份、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物10~15份、偶联剂3~5份、滑石粉1~3份、聚酰胺纤维8~15份、二甲苯10~20份。
作为本发明一种优选的技术方案,所述步骤S2中,涂料的制备过程为将树脂填充物与苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、偶联剂混合,获得混合物一;再将滑石粉聚酰胺纤维、二甲苯混合,混的混合物二;将混合物一与混合物二混合,获得涂料;其中偶联剂使用硅烷偶联剂,树脂填充物为改性有机硅树脂。
作为本发明一种优选的技术方案,所述步骤S3中,将待涂覆基材表面进行打磨,并对涂覆基材表面进行烘干处理;所述烘干处理温度为90℃~150℃,烘干时长为1h~3h。
作为本发明一种优选的技术方案,所述步骤S4中,将步骤S2制备出的涂料,加入步骤S1预处理后的碳纤维,之后将混合涂料均匀涂抹在基材表面,保证涂层厚度均匀。
作为本发明一种优选的技术方案,所述步骤S5中,对涂层进行加温,进行裂解,裂解完毕后保温,最终获得耐高温涂层。
作为本发明一种优选的技术方案,所述裂解处理温度为900℃~1300℃,处理时间为3h~6h,处理完毕后降温到温度为200℃~300℃,保温时间为1h~2h。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,本发明通过利用高耐冲击的碳纤维材料制备出的耐高温涂层,具有良好的附着力以及耐冲击性能,在高温状态下也能够对基材提供稳定的保护,有效避免了涂层开裂脱落影响内部基材的性能,给安全生产提供保障;同时整个涂层的加工过程简单,同时产生废料污染物少,避免给环境带来污染。
具体实施方式
下面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。
实施例1:一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,包括以下几个步骤:
S1、高耐冲击碳纤维的预处理;在氮气环境下,将碳纤维在温度为410℃的环境下处理4.2h,之后放入浓度50%的硝酸溶液中处理1.6h,最后放入硅烷偶联剂溶液中处理2.8h。
S2、耐高温涂层涂料的制备;按重量比例为树脂填充物50份、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物13份、偶联剂4份、滑石粉2份、聚酰胺纤维11份、二甲苯15份取原料,依次将原料进行混合,最终获得涂料。
S3、待涂覆基材的表面处理;将基材表面进行打磨,并对基材进行烘干处理,处理温度为120℃,时间为1.8h。
S4、耐高温涂料的涂覆;将步骤S1处理的碳纤维与步骤S2的涂料混合,涂抹在基材表面,保证涂层均匀。
S5、碳纤维浸渍涂层,对涂层加温进行裂解,裂解温度为1100℃,处理时间为4.4h,处理完毕后降温到温度为250℃,保温时间为1.5h,最终形成涂层。
实施例2:一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,包括以下几个步骤:
S1、高耐冲击碳纤维的预处理;在氮气环境下,将碳纤维在温度为360℃的环境下处理3.2h,之后放入浓度42%的硝酸溶液中处理1.1h,最后放入硅烷偶联剂溶液中处理2.2h。
S2、耐高温涂层涂料的制备;按重量比例为树脂填充物42份、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物11份、偶联剂3份、滑石粉1份、聚酰胺纤维9份、二甲苯12份取原料,依次将原料进行混合,最终获得涂料。
S3、待涂覆基材的表面处理;将基材表面进行打磨,并对基材进行烘干处理,处理温度为95℃,时间为1.2h。
S4、耐高温涂料的涂覆;将步骤S1处理的碳纤维与步骤S2的涂料混合,涂抹在基材表面,保证涂层均匀。
S5、碳纤维浸渍涂层,对涂层加温进行裂解,裂解温度为950℃,处理时间为3.2h,处理完毕后降温到温度为220℃,保温时间为1.2h,最终形成涂层。
实施例3:一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,包括以下几个步骤:
S1、高耐冲击碳纤维的预处理;在氮气环境下,将碳纤维在温度为540℃的环境下处理4.8h,之后放入浓度58%的硝酸溶液中处理1.8h,最后放入硅烷偶联剂溶液中处理3.6h。
S2、耐高温涂层涂料的制备;按重量比例为树脂填充物60份、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物14份、偶联剂5份、滑石粉3份、聚酰胺纤维14份、二甲苯18份取原料,依次将原料进行混合,最终获得涂料。
S3、待涂覆基材的表面处理;将基材表面进行打磨,并对基材进行烘干处理,处理温度为140℃,时间为2.8h。
S4、耐高温涂料的涂覆;将步骤S1处理的碳纤维与步骤S2的涂料混合,涂抹在基材表面,保证涂层均匀。
S5、碳纤维浸渍涂层,对涂层加温进行裂解,裂解温度为1200℃,处理时间为5.8h,处理完毕后降温到温度为280℃,保温时间为1.8h,最终形成涂层。
实施例1、实施例2、实施例3的差距在于具体实施过程中参数以及成分比例存在差异;制备的涂层沿用了有机硅耐高温涂层的耐高温图形,同时在涂层中浸渍了高耐冲击的碳纤维材料,有效避免了涂层开裂脱落影响内部基材的性能,给安全生产提供保障;同时整个涂层的加工过程简单,同时产生废料污染物少,避免给环境带来污染。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于,包括以下几个步骤:
S1、高耐冲击碳纤维的预处理;
S2、耐高温涂层涂料的制备;
S3、待涂覆基材的表面处理;
S4、耐高温涂料的涂覆;
S5、碳纤维浸渍涂层,最终形成涂层。
2.根据权利要求1所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述步骤S1中,所述高耐冲击碳纤维的预处理过程为,在氮气保护的环境中,将碳纤维先进行热处理,热处理后置于酸性溶液中进行刻蚀,最后再将刻蚀后的碳纤维放入偶联剂中浸泡。
3.根据权利要求2所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述热处理的温度为350℃~550℃,热处理时间为3h~5h;所述酸性溶液为浓度40%~60%的硝酸溶液,酸处理时间为1h~2h;所述偶联剂为硅烷偶联剂溶液,处理时长为2h~4h。
4.根据权利要求1所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述步骤S2中,耐高温涂层涂料由以下重量组份的原料组成:树脂填充物40~60份、苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物10~15份、偶联剂3~5份、滑石粉1~3份、聚酰胺纤维8~15份、二甲苯10~20份。
5.根据权利要求4所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述步骤S2中,涂料的制备过程为将树脂填充物与苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、偶联剂混合,获得混合物一;再将滑石粉聚酰胺纤维、二甲苯混合,混的混合物二;将混合物一与混合物二混合,获得涂料;其中偶联剂使用硅烷偶联剂,树脂填充物为改性有机硅树脂。
6.根据权利要求1所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述步骤S3中,将待涂覆基材表面进行打磨,并对涂覆基材表面进行烘干处理;所述烘干处理温度为90℃~150℃,烘干时长为1h~3h。
7.根据权利要求1所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述步骤S4中,将步骤S2制备出的涂料,加入步骤S1预处理后的碳纤维,之后将混合涂料均匀涂抹在基材表面,保证涂层厚度均匀。
8.根据权利要求1所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述步骤S5中,对涂层进行加温,进行裂解,裂解完毕后保温,最终获得耐高温涂层。
9.根据权利要求8所述的一种利用高耐冲击碳纤维制备耐高温涂层的方法,其特征在于:所述裂解处理温度为900℃~1300℃,处理时间为3h~6h,处理完毕后降温到温度为200℃~300℃,保温时间为1h~2h。
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