CN110791157A - 一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,将纳米硬脂酸用无水乙醇溶解后,加入纳米羟基磷灰石浆液中,加热搅拌反应,用无水乙醇离心洗涤,干燥、研磨得功能化改性纳米羟基磷灰石;将氮源、碳源、二氧化硅纳米粒子、表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯放入球磨罐中,加无水乙醇球磨后,干燥过夜,再放入真空管式炉中,在氩气气氛中进行热处理,冷却至室温得氮掺杂碳/二氧化硅‑石墨烯复合物;将聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅拌均匀后超声除气泡,再与六硼化镧分散液、功能化改性纳米羟基磷灰石、氮掺杂碳/二氧化硅‑石墨烯复合物混合均匀,得纳米复合涂料,将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥得所述抗老化防泄漏化工桶。

Description

一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法
技术领域
本发明属于化工桶领域,具体涉及一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法。
背景技术
化工桶是应用在化工、染料、医药、农药的工具,具有色泽多样、外形美观大方的特点。化工桶大多是用塑料制造而成,一般又叫塑料化工桶和塑胶化工桶,是运用科学配方研制吹塑而成,色泽多样,外形美观大方,在耐酸碱,耐腐蚀,不退色,不变形等方面达到包装性指标,是目前化工产品包装材料远途运输的理想选择。塑料化工桶具有整体聚乙烯一次成型无接缝、重量轻、耐酸碱、寿命长、符合卫生标准等优点,使用性能大大优于传统的玻璃钢容器、塑料焊接容器、钢衬橡胶等容器。在相当大的范围内可取代不锈钢、钛等金属制品容器,是当今最理想化工液体的耐腐蚀贮运设备,且价廉物美。产品广泛适用于化工、染料、医药、农药、冶金、稀土、机械、电子、环保、纺织、食品等行业。
但是,市售化工桶大多存在抗老化、隔热性能差的缺陷,本申请通过制备功能化改性纳米羟基磷灰石、氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物,并将其掺杂到纳米复合涂料中,然后均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥得到一种抗老化隔热防泄漏化工桶。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,依照该方法改性的化工桶具有优异的抗老化性能、隔热性能和防泄漏性能。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)功能化改性纳米羟基磷灰石的制备:
将2-4份纳米硬脂酸用60-65℃无水乙醇溶解后,加入到6-9份纳米羟基磷灰石浆液中,在60-65℃下加热搅拌反应1-2h,用60-65℃无水乙醇离心洗涤3-5次,干燥、研磨得功能化改性纳米羟基磷灰石;
采用硬脂酸对纳米羟基磷灰石进行表面改性,改性后纳米羟基磷灰石在涂料中的分散效果明显改善,纳米羟基磷灰石经硬脂酸改性后,可有效提高其与化工桶基体界面的相容性,提高化工桶的隔热性能;隔热性能提高可以归因于功能化改性纳米羟基磷灰石本身固有的低导热系数、纳米复合涂料结构以及功能化改性纳米羟基磷灰石的增加使传热路径复杂化等因素;
(2)氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物的制备:
将50-100份氮源、5-10份碳源、2-3份二氧化硅纳米粒子、1-2份表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯放入球磨罐中,加入无水乙醇球磨3-4h后,在60-65℃烘箱中干燥过夜,再放入真空管式炉中,在氩气气氛中进行热处理,冷却至室温,得氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物;
采用硅烷化改性处理氧化石墨烯,表面处理扩大了石墨烯的层间距,层间距的扩大有利于有机分子的插入,既有利于其在有机溶剂中的分散,也有利于其在基体材料中的分散,降低表面能使氧化石墨烯片层在涂料中能有良好的分散性;表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯抗老化性能优,由于其特殊结构,片层能够处于聚乙烯醇缩丁醛分子链间,增大共混物的界面效应,同时能抑制分子链的自交联作用,从而改善其老化性能;
二氧化硅纳米粒子与涂料之间的相互作用,氮掺杂会引起聚乙烯醇缩丁醛链的氢迁移反应和电树枝生长,掺杂复合物具有捕捉环境中的热电子的能力,并且可以通过范德华相互作用限制聚乙烯醇缩丁醛链的移动,由于具有较大的吸附作用和较弱的界面化学活性,氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物可以提高化工桶的抗老化性能;
(3)化工桶的喷涂改性:
将5-10份聚乙烯醇缩丁醛与40-80份无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅拌均匀后,超声30-35min除气泡,再与2-3份六硼化镧分散液、(1)、(2)中所得物料混合均匀,制得纳米复合涂料,将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥,得所述抗老化防泄漏化工桶;
将聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅匀得聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶胶,与六硼化镧分散液共混,再添加功能化改性纳米羟基磷灰石、氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物,混匀得纳米复合涂料;将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥,得抗老化防泄漏化工桶;
进一步的,步骤(1)中纳米羟基磷灰石浆液的浓度为5-10%。
进一步的,步骤(2)中氮源为尿素或二氰二胺;碳源为无水葡萄糖或蔗糖;球磨转速为400-500r/min;热处理为先升温至580-590℃保温3-4h,再升温至800-810℃保温1-2h,升温速率为2-4℃/min。
进一步的,步骤(2)中氧化石墨烯的表面硅烷化改性处理方法:将0.1-0.2份氧化石墨烯与20-40份无水乙醇混合后搅拌1-2h,在40kHz、100W条件下超声30-35min,得氧化石墨烯乙醇分散液;再按体积比1:5加入硅烷偶联剂KH550,在60-65℃下搅拌得表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯。
进一步的,步骤(3)中向0.02-0.03份六硼化镧粉体中1:10加入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液,在球磨机中进行球磨1-2h,得六硼化镧分散液。
本发明相比现有技术具有以下优点:
(1)采用硬脂酸对纳米羟基磷灰石进行表面改性,改性后纳米羟基磷灰石在涂料中的分散效果明显改善,纳米羟基磷灰石经硬脂酸改性后,可有效提高其与
化工桶基体界面的相容性,提高化工桶的隔热性能;隔热性能提高可以归因于功能化改性纳米羟基磷灰石本身固有的低导热系数、纳米复合涂料结构以及功能化改性纳米羟基磷灰石的增加使传热路径复杂化等因素。
(2)采用硅烷化改性处理氧化石墨烯,表面处理扩大了石墨烯的层间距,层间距的扩大有利于有机分子的插入,既有利于其在有机溶剂中的分散,也有利于其在基体材料中的分散,降低表面能使氧化石墨烯片层在涂料中能有良好的分散性;表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯抗老化性能优,由于其特殊结构,片层能够处于聚乙烯醇缩丁醛分子链间,增大共混物的界面效应,同时能抑制分子链的自交联作用,从而改善其老化性能;
二氧化硅纳米粒子与涂料之间的相互作用,氮掺杂会引起聚乙烯醇缩丁醛链的氢迁移反应和电树枝生长,掺杂复合物具有捕捉环境中的热电子的能力,并且可以通过范德华相互作用限制聚乙烯醇缩丁醛链的移动,由于具有较大的吸附作用和较弱的界面化学活性,氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物可以提高化工桶的抗老化性能。
(3)将聚乙烯醇缩丁醛与无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅匀得聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶胶,与六硼化镧分散液共混,再添加功能化改性纳米羟基磷灰石、氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物,混匀得纳米复合涂料;将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥,得抗老化防泄漏化工桶。
具体实施方式
实施例1
一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)功能化改性纳米羟基磷灰石的制备:
将2份纳米硬脂酸用60℃无水乙醇溶解后,加入到6份纳米羟基磷灰石浆液中,在60℃下加热搅拌反应2h,用60℃无水乙醇离心洗涤3次,干燥、研磨得功能化改性纳米羟基磷灰石;
其中,纳米羟基磷灰石浆液的浓度为5%;
(2)氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物的制备:
将50份氮源、5份碳源、2份二氧化硅纳米粒子、1份表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯放入球磨罐中,加入无水乙醇球磨3h后,在60℃烘箱中干燥过夜,再放入真空管式炉中,在氩气气氛中进行热处理,冷却至室温,得氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物;
其中,氮源为尿素或二氰二胺;碳源为无水葡萄糖或蔗糖;球磨转速为400r/min;热处理为先升温至580℃保温4h,再升温至800℃保温2h,升温速率为2℃/min;
氧化石墨烯的表面硅烷化改性处理方法:将0.1份氧化石墨烯与20份无水乙醇混合后搅拌1h,在40kHz、100W条件下超声30min,得氧化石墨烯乙醇分散液;再按体积比1:5加入硅烷偶联剂KH550,在60℃下搅拌得表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯;
(3)化工桶的喷涂改性:
将5份聚乙烯醇缩丁醛与40份无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅拌均匀后,超声30min除气泡,再与2份六硼化镧分散液、(1)、(2)中所得物料混合均匀,制得纳米复合涂料,将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥,得所述抗老化防泄漏化工桶;
其中,向0.02份六硼化镧粉体中1:10加入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液,在球磨机中进行球磨1h,得六硼化镧分散液。
实施例2
一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)功能化改性纳米羟基磷灰石的制备:
将4份纳米硬脂酸用65℃无水乙醇溶解后,加入到9份纳米羟基磷灰石浆液中,在65℃下加热搅拌反应1h,用65℃无水乙醇离心洗涤3次,干燥、研磨得功能化改性纳米羟基磷灰石;
其中,纳米羟基磷灰石浆液的浓度为10%;
(2)氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物的制备:
将100份氮源、10份碳源、3份二氧化硅纳米粒子、2份表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯放入球磨罐中,加入无水乙醇球磨4h后,在65℃烘箱中干燥过夜,再放入真空管式炉中,在氩气气氛中进行热处理,冷却至室温,得氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物;
其中,氮源为尿素或二氰二胺;碳源为无水葡萄糖或蔗糖;球磨转速为500r/min;热处理为先升温至590℃保温3h,再升温至810℃保温1h,升温速率为4℃/min;
氧化石墨烯的表面硅烷化改性处理方法:将0.2份氧化石墨烯与40份无水乙醇混合后搅拌2h,在40kHz、100W条件下超声35min,得氧化石墨烯乙醇分散液;再按体积比1:5加入硅烷偶联剂KH550,在65℃下搅拌得表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯;
(3)化工桶的喷涂改性:
将10份聚乙烯醇缩丁醛与80份无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅拌均匀后,超声35min除气泡,再与3份六硼化镧分散液、(1)、(2)中所得物料混合均匀,制得纳米复合涂料,将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥,得所述抗老化防泄漏化工桶;
其中,向0.03份六硼化镧粉体中1:10加入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液,在球磨机中进行球磨2h,得六硼化镧分散液。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比,在步骤(1)中未对纳米羟基磷灰石进行功能化改性处理,除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比,在步骤(2)中未添加使用表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯,除此外的方法步骤均相同。
对照组 未经任何改性处理的空白化工桶
为了对比本发明制备的改性化工桶的性能,对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的改性化工桶,以及对照组对应的未经任何改性处理的空白化工桶,按照行业标准进行性能检测,具体对比数据如下表1所示:
热老化实验:将化工桶按照GB/T7141-2008进行热老化实验,在70℃条件下进行热氧老化200h;再按照GBT9341-2008进行力学性能测定;
表1
按照本发明实施例方法制备的改性化工桶具有优异的抗老化性能、隔热性能和防泄漏性能;纳米复合涂料对近红外光有较好的阻隔,平均阻隔率63.3%,这有利于化工桶的隔热性能;
在对比实施例1中未对纳米羟基磷灰石进行功能化改性处理,导致改性化工桶的导热系数增大,但是仍然优于对照组空白化工桶的隔热性能;在对比实施例2中未添加使用表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯,导致改性化工桶的力学性能变差,但是仍然优于对照组空白化工桶的力学性能和抗老化性能。

Claims (5)

1.一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,包括如下步骤,下述原料按重量份计:
(1)功能化改性纳米羟基磷灰石的制备:
将2-4份纳米硬脂酸用60-65℃无水乙醇溶解后,加入到6-9份纳米羟基磷灰石浆液中,在60-65℃下加热搅拌反应1-2h,用60-65℃无水乙醇离心洗涤3-5次,干燥、研磨得功能化改性纳米羟基磷灰石;
(2)氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物的制备:
将50-100份氮源、5-10份碳源、2-3份二氧化硅纳米粒子、1-2份表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯放入球磨罐中,加入无水乙醇球磨3-4h后,在60-65℃烘箱中干燥过夜,再放入真空管式炉中,在氩气气氛中进行热处理,冷却至室温,得氮掺杂碳/二氧化硅-石墨烯复合物;
(3)化工桶的喷涂改性:
将5-10份聚乙烯醇缩丁醛与40-80份无水乙醇混合浸泡充分溶胀,搅拌均匀后,超声30-35min除气泡,再与2-3份六硼化镧分散液、(1)、(2)中所得物料混合均匀,制得纳米复合涂料,将其均匀的喷涂到化工桶表面,自然干燥,得所述抗老化防泄漏化工桶。
2.根据权利要求1所述的一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,步骤(1)中纳米羟基磷灰石浆液的浓度为5-10%。
3.根据权利要求1所述的一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,步骤(2)中氮源为尿素或二氰二胺;碳源为无水葡萄糖或蔗糖;球磨转速为400-500r/min;热处理为先升温至580-590℃保温3-4h,再升温至800-810℃保温1-2h,升温速率为2-4℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,步骤(2)中氧化石墨烯的表面硅烷化改性处理方法:
将0.1-0.2份氧化石墨烯与20-40份无水乙醇混合后搅拌1-2h,在40kHz、100W条件下超声30-35min,得氧化石墨烯乙醇分散液;再按体积比1:5加入硅烷偶联剂KH550,在60-65℃下搅拌得表面硅烷化改性处理的氧化石墨烯。
5.根据权利要求1所述的一种制备抗老化防泄漏化工桶的方法,其特征在于,步骤(3)中向0.02-0.03份六硼化镧粉体中1:10加入质量分数为5%的十二烷基苯磺酸钠乙醇溶液,在球磨机中进行球磨1-2h,得六硼化镧分散液。
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