CN114455854A - 一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管 - Google Patents
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114455854A CN114455854A CN202210192521.6A CN202210192521A CN114455854A CN 114455854 A CN114455854 A CN 114455854A CN 202210192521 A CN202210192521 A CN 202210192521A CN 114455854 A CN114455854 A CN 114455854A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass tube
- corrosion
- quartz glass
- hafnium boride
- mixed solution
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/001—General methods for coating; Devices therefor
- C03C17/003—General methods for coating; Devices therefor for hollow ware, e.g. containers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
- C03C17/008—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character comprising a mixture of materials covered by two or more of the groups C03C17/02, C03C17/06, C03C17/22 and C03C17/28
- C03C17/009—Mixtures of organic and inorganic materials, e.g. ormosils and ormocers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
本发明公开了一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜；耐腐蚀膜是由改性聚酰亚胺颗粒制备得到；其中，改性聚酰亚胺颗粒的制备过程为：步骤1，制备氮化钇/硼化铪复合微球；步骤2，制备环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球；步骤3，制备有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；步骤4，制备改性聚酰亚胺颗粒。本发明在石英玻璃管的表面设置了一层耐碱性强的耐腐蚀膜，此外还增强了石英玻璃管的耐磨性以及力学性能，从而保证石英玻璃在使用的过程中能够耐高温、耐酸碱、耐磨损且不易破碎。
Description
技术领域
本发明涉及石英玻璃领域，具体涉及一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管。
背景技术
石英玻璃管是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料，其具有耐高温、热稳定性、透光性好、电绝缘性好的优点，广泛应用于环保光源的制造、医疗器械、水处理、食品卫生杀菌、化学工业等领域。二氧化硅具有较高的化学稳定性，不仅在常温下，而且在高温下也耐各种酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀。但氢氟酸和热磷酸能对其产生剧烈腐蚀，且由于二氧化硅属于酸性氧化物，在耐碱性与耐碱性盐方面性能较差，能与此类型试剂生成可溶性硅酸盐，从而限制了石英玻璃管等制品的使用范围。
发明内容
针对现有技术中存在的石英玻璃管不耐碱的问题，本发明的目的是提供一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜；耐腐蚀膜是由改性聚酰亚胺颗粒制备得到；其中，改性聚酰亚胺颗粒的制备过程为：
步骤1，制备氮化钇/硼化铪复合微球：
使用钇盐、有机碳源与硼化铪纳米粉复合后，在氮气条件下处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤2，制备环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球：
使用环氧化硅烷偶联剂对氮化钇/硼化铪复合微球进行处理，得到环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤3，制备有机硅改性聚酰胺酸混合溶液：
称取二胺与有机溶剂混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，再加入二酐，搅拌反应，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；
步骤4，制备改性聚酰亚胺颗粒：
向有机硅改性聚酰胺酸混合溶液中加入催化剂，升温反应，经过洗涤和干燥后，得到改性聚酰亚胺颗粒。
优选地，所述钇盐为三氯化钇。
优选地，所述步骤1中，氮化钇/硼化铪复合微球的制备过程为：
第(1)步、使用四氯化铪与硼酸作为反应物，制备得到硼化铪纳米粉；
第(2)步、使用三氯化钇、有机碳源与硼化铪纳米粉制备得到复合微球前驱体；
第(3)步、将复合微球前驱体先置于真空条件下处理，再置于氮气环境下处理，制备得到氮化钇/硼化铪复合微球。
优选地，所述步骤2中，环氧化硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
优选地，所述步骤2中，反应温度为65～75℃，反应是在回流条件下进行，反应时间为2～4h。
优选地，所述步骤3有机硅改性聚酰胺酸混合溶液的制备过程为：
称取二胺与二甲苯混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，室温条件下混合搅拌2～4h，再加入二酐，升温至65～75℃，搅拌混合5～7h，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液。
优选地，所述步骤3中，二胺为4,4'-二氨基苯酰替苯胺，二酐为六氟二酐，有机溶剂为二甲苯，其中，环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球、二胺、二酐与有机溶剂的质量比为1:5.4～6.6:8.2～10.8:30～50。
优选地，所述步骤4中，催化剂为三聚磷酸酯，催化剂的加入量为有机硅改性聚酰胺酸混合溶液质量的1％～3％。
优选地，所述步骤4中，反应温度为80～100℃，反应时间为8～12h。
优选地，所述第(1)步过程包括：
A1.称取四氯化铪与冰醋酸混合，室温下搅拌至完全溶解，得到四氯化铪溶液；其中，四氯化铪与冰醋酸的质量比为1:2～4；
A2.称取硼酸、甘油与冰醋酸混合，置于回流装置内，升温至70～80℃，搅拌混合至完全溶解，得到第一混合液；其中，硼酸、甘油与冰醋酸的质量比为1:1.2～1.8:5～8；
A3.将四氯化铪溶液逐滴加入至第一混合液中，继续保温搅拌，逐渐有固体析出，在固体不再继续增加时，停止反应并将析出的固体过滤出来，置于真空干燥箱内干燥，得到硼化铪前驱体；其中，四氯化铪溶液与第一混合液的质量比为1:0.5～1；
A4.将硼化铪前驱体置于石墨炉内，在惰性气体保护下升温至1400～1450℃，保温处理1～2h，自然降温至室温，研磨成纳米颗粒，得到硼化铪纳米粉。
优选地，所述A4中，升温速率为5～10℃。
优选地，所述第(2)步过程中的有机碳源为蔗糖。
优选地，所述第(2)步过程包括：
B1.称取三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水混合至反应瓶中，在超声的作用下分散均匀后，得到第二混合液；其中，三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水的质量比为1:3.1～3.8:0.2～0.6:10～20；
B2.向第二混合液中依次加入聚乙二醇和尿素，升温至60～70℃，搅拌混合均匀后逐滴地滴加氨水，之后继续搅拌混合0.5～1h，得到第三混合液；其中，聚乙二醇、尿素与第二混合液的质量比为0.1～0.3:1:25～50；氨水的加入量为尿素质量的10％～20％；
B3.将第三混合液迅速升温至100℃，在此过程中不断搅拌，使得溶液体积逐渐减小至不能流动为止，然后将反应瓶内的产物取出并放置于真空干燥箱内处理，得到复合微球前驱体。
优选地，所述第(3)步过程包括：
将微球前驱体置于密闭的石墨炉内，在真空条件下升温至500～550℃，保温2～3h后，向石墨炉内通入氮气至常压，升温至1500～1550℃，保温2～4h，之后脱碳处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球。
优选地，所述耐腐蚀膜的制备方法为：
将改性聚酰亚胺颗粒分散于非质子极性溶剂中，真空脱泡处理，涂覆至石英玻璃管的表面，在烘箱中干燥处理，即得到耐腐蚀膜。
优选地，所述非质子极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种。
优选地，所述真空脱泡处理的时间为3～5h，所述耐腐蚀膜在烘箱中干燥处理的温度为220～250℃，处理时间为2～4h。
本发明的有益效果为：
本发明公开了一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，石英玻璃管耐高温，耐热震，热膨胀系数特别小，但是缺点是性脆，耐碱性较差，且表面很容易被刮擦磨损，本发明在石英玻璃管的表面设置了一层耐碱性强的耐腐蚀膜，此外还增强了石英玻璃管的耐磨性以及力学性能，从而保证石英玻璃在使用的过程中能够耐高温、耐酸碱、耐磨损且不易破碎。
本发明的耐腐蚀膜是以聚酰亚胺为基础，在聚酰亚胺的制备合成过程中，添加了氮化钇/硼化铪复合微球作为改性剂，最终制备得到了改性聚酰亚胺颗粒作为耐腐蚀膜的成分。氮化钇的制备过程掺和了硼化铪形成了微球状，不仅增强了硼化铪的表面结合性，同时其复合微球在与聚酰亚胺接后能够表现出更为优异的性质。氮化钇/硼化铪复合微球是先经过环氧硅烷改性后，与二胺结合，之后再通过加入二酐生成含有复合微球的硅烷改性聚酰胺酸，然后经过高温催化得到改性聚酰亚胺。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明在制备改性聚酰亚胺颗粒的过程中，先制备出氮化钇/硼化铪复合微球，之后通过环氧化硅烷偶联剂对氮化钇/硼化铪复合微球进行处理，得到环氧化的氮化钇/硼化铪复合微球，再通过二胺与环氧化的氮化钇/硼化铪复合微球结合，环氧硅烷对二胺进行交联改性，同时环氧基团能够结合部分氨基发生缩合反应，而再加入六氟二酐并升温，在此过程中，六氟二酐与二胺聚合生成聚酰胺酸，从而得到含有复合微球的硅烷改性聚酰胺酸中，而复合微球是通过化合键接枝在聚酰胺酸中，所以会更加的稳固，再经过催化高温处理，得到改性聚酰亚胺。
本发明所制备的氮化钇/硼化铪复合微球是在硼化铪纳米粉的基础上，通过与蔗糖颗粒(有机碳源)、钇盐(三氯化钇)和水混合形成第二混合液，再加入尿素(氮源以及沉淀剂)、聚乙二醇(模板剂)，同时不断地滴加氨水，在此阶段中受热，尿素水解成碳酸铵，而碳酸铵在水溶液中又能够动态平衡生成氨水，在氨水不断滴加的同时，促进氨水正向电离出NH4 +与OH-，最终OH-与钇离子结合得到氢氧化钇，从而得到第三混合液；在第三混合液中，迅速升温除去多余的氨水以及水溶剂，从而形成复合微球前驱体；将复合微球前驱体在真空条件下升温至500～550℃，使得生成的氢氧化钇分解成氧化钇，而有机物同时分解成碳，之后通入氮气后，生成的氧化钇、碳与氮气能够反应生成氮化钇，即：Y2O3+3C+N2→2AlN+3CO↑。
下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜。
其中，耐腐蚀膜的制备方法为：
步骤1，制备氮化钇/硼化铪复合微球：
(1)制备硼化铪纳米粉：
A1.称取四氯化铪与冰醋酸混合，室温下搅拌至完全溶解，得到四氯化铪溶液；其中，四氯化铪与冰醋酸的质量比为1:3；
A2.称取硼酸、甘油与冰醋酸混合，置于回流装置内，升温至75℃，搅拌混合至完全溶解，得到第一混合液；其中，硼酸、甘油与冰醋酸的质量比为1:1.5:6；
A3.将四氯化铪溶液逐滴加入至第一混合液中，继续保温搅拌，逐渐有固体析出，在固体不再继续增加时，停止反应并将析出的固体过滤出来，置于真空干燥箱内干燥，得到硼化铪前驱体；其中，四氯化铪溶液与第一混合液的质量比为1:0.5；
A4.将硼化铪前驱体置于石墨炉内，在惰性气体保护下以10℃的速率升温至1400℃，保温处理1h，自然降温至室温，研磨成纳米颗粒，得到硼化铪纳米粉。
(2)制备复合微球前驱体：
B1.称取三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水混合至反应瓶中，在超声的作用下分散均匀后，得到第二混合液；其中，三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水的质量比为1:3.5:0.4:15；
B2.向第二混合液中依次加入聚乙二醇和尿素，升温至65℃，搅拌混合均匀后逐滴地滴加氨水，之后继续搅拌混合1h，得到第三混合液；其中，聚乙二醇、尿素与第二混合液的质量比为0.2:1:35；氨水的加入量为尿素质量的15％；
B3.将第三混合液迅速升温至100℃，在此过程中不断搅拌，使得溶液体积逐渐减小至不能流动为止，然后将反应瓶内的产物取出并放置于真空干燥箱内处理，得到复合微球前驱体。
(3)制备氮化钇/硼化铪复合微球：
将微球前驱体置于密闭的石墨炉内，在真空条件下升温至550℃，保温2h后，向石墨炉内通入氮气至常压，升温至1500℃，保温3h，之后脱碳处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球。
步骤2，称取硅烷偶联剂KH-560与丙酮混合，均匀搅拌后，加入氮化钇/硼化铪复合微球，升温至70℃，回流搅拌处理3h，之后过滤出固体并干燥处理，得到环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤3，称取4,4'-二氨基苯酰替苯胺与二甲苯混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，室温条件下混合搅拌3h，再加入六氟二酐，升温至70℃，搅拌混合6h，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；其中，环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、六氟二酐与有机溶剂的质量比为1:6.2:9.5:40；
步骤4，向含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液中加入三聚磷酸酯，升温至90℃，搅拌反应10h，之后过滤出固体，并使用二甲苯洗涤至少三次，干燥处理后，得到改性聚酰亚胺颗粒；三聚磷酸酯的加入量为有机硅改性聚酰胺酸混合溶液质量的2％；
步骤5，将改性聚酰亚胺颗粒分散于N,N-二甲基甲酰胺中，真空脱泡处理4h，涂覆至石英玻璃管本体的表面，在230℃烘箱中干燥处理3h，即得到耐腐蚀膜；聚酰亚胺颗粒与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为5:1。
实施例2
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜。
其中，耐腐蚀膜的制备方法为：
步骤1，制备氮化钇/硼化铪复合微球：
(1)制备硼化铪纳米粉：
A1.称取四氯化铪与冰醋酸混合，室温下搅拌至完全溶解，得到四氯化铪溶液；其中，四氯化铪与冰醋酸的质量比为1:2；
A2.称取硼酸、甘油与冰醋酸混合，置于回流装置内，升温至70℃，搅拌混合至完全溶解，得到第一混合液；其中，硼酸、甘油与冰醋酸的质量比为1:1.2:5；
A3.将四氯化铪溶液逐滴加入至第一混合液中，继续保温搅拌，逐渐有固体析出，在固体不再继续增加时，停止反应并将析出的固体过滤出来，置于真空干燥箱内干燥，得到硼化铪前驱体；其中，四氯化铪溶液与第一混合液的质量比为1:0.5；
A4.将硼化铪前驱体置于石墨炉内，在惰性气体保护下以5℃的速率升温至1400℃，保温处理1h，自然降温至室温，研磨成纳米颗粒，得到硼化铪纳米粉。
(2)制备复合微球前驱体：
B1.称取三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水混合至反应瓶中，在超声的作用下分散均匀后，得到第二混合液；其中，三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水的质量比为1:3.1:0.2:10；
B2.向第二混合液中依次加入聚乙二醇和尿素，升温至60℃，搅拌混合均匀后逐滴地滴加氨水，之后继续搅拌混合0.5h，得到第三混合液；其中，聚乙二醇、尿素与第二混合液的质量比为0.1:1:25；氨水的加入量为尿素质量的10％；
B3.将第三混合液迅速升温至100℃，在此过程中不断搅拌，使得溶液体积逐渐减小至不能流动为止，然后将反应瓶内的产物取出并放置于真空干燥箱内处理，得到复合微球前驱体。
(3)制备氮化钇/硼化铪复合微球：
将微球前驱体置于密闭的石墨炉内，在真空条件下升温至500℃，保温2h后，向石墨炉内通入氮气至常压，升温至1500℃，保温2h，之后脱碳处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球。
步骤2，称取硅烷偶联剂KH-560与丙酮混合，均匀搅拌后，加入氮化钇/硼化铪复合微球，升温至65℃，回流搅拌处理2h，之后过滤出固体并干燥处理，得到环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤3，称取4,4'-二氨基苯酰替苯胺与二甲苯混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，室温条件下混合搅拌2h，再加入六氟二酐，升温至65℃，搅拌混合5h，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；其中，环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、六氟二酐与有机溶剂的质量比为1:5.4:8.2:30；
步骤4，向含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液中加入三聚磷酸酯，升温至80℃，搅拌反应8h，之后过滤出固体，并使用二甲苯洗涤至少三次，干燥处理后，得到改性聚酰亚胺颗粒；三聚磷酸酯的加入量为有机硅改性聚酰胺酸混合溶液质量的1％；
步骤5，将改性聚酰亚胺颗粒分散于N,N-二甲基乙酰胺中，真空脱泡处理3h，涂覆至石英玻璃管本体的表面，在220℃烘箱中干燥处理2h，即得到耐腐蚀膜；聚酰亚胺颗粒与N,N-二甲基乙酰胺的质量比为4:1。
实施例3
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜。
其中，耐腐蚀膜的制备方法为：
步骤1，制备氮化钇/硼化铪复合微球：
(1)制备硼化铪纳米粉：
A1.称取四氯化铪与冰醋酸混合，室温下搅拌至完全溶解，得到四氯化铪溶液；其中，四氯化铪与冰醋酸的质量比为1:4；
A2.称取硼酸、甘油与冰醋酸混合，置于回流装置内，升温至80℃，搅拌混合至完全溶解，得到第一混合液；其中，硼酸、甘油与冰醋酸的质量比为1:1.8:8；
A3.将四氯化铪溶液逐滴加入至第一混合液中，继续保温搅拌，逐渐有固体析出，在固体不再继续增加时，停止反应并将析出的固体过滤出来，置于真空干燥箱内干燥，得到硼化铪前驱体；其中，四氯化铪溶液与第一混合液的质量比为1:1；
A4.将硼化铪前驱体置于石墨炉内，在惰性气体保护下以10℃的速率升温至1450℃，保温处理2h，自然降温至室温，研磨成纳米颗粒，得到硼化铪纳米粉。
(2)制备复合微球前驱体：
B1.称取三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水混合至反应瓶中，在超声的作用下分散均匀后，得到第二混合液；其中，三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水的质量比为1:3.8:0.6:20；
B2.向第二混合液中依次加入聚乙二醇和尿素，升温至70℃，搅拌混合均匀后逐滴地滴加氨水，之后继续搅拌混合1h，得到第三混合液；其中，聚乙二醇、尿素与第二混合液的质量比为0.3:1:50；氨水的加入量为尿素质量的20％；
B3.将第三混合液迅速升温至100℃，在此过程中不断搅拌，使得溶液体积逐渐减小至不能流动为止，然后将反应瓶内的产物取出并放置于真空干燥箱内处理，得到复合微球前驱体。
(3)制备氮化钇/硼化铪复合微球：
将微球前驱体置于密闭的石墨炉内，在真空条件下升温至550℃，保温3h后，向石墨炉内通入氮气至常压，升温至1550℃，保温4h，之后脱碳处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球。
步骤2，称取硅烷偶联剂KH-560与丙酮混合，均匀搅拌后，加入氮化钇/硼化铪复合微球，升温至75℃，回流搅拌处理4h，之后过滤出固体并干燥处理，得到环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤3，称取4,4'-二氨基苯酰替苯胺与二甲苯混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，室温条件下混合搅拌4h，再加入六氟二酐，升温至75℃，搅拌混合7h，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；其中，环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、六氟二酐与有机溶剂的质量比为1:6.6:10.8:50；
步骤4，向含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液中加入三聚磷酸酯，升温至100℃，搅拌反应12h，之后过滤出固体，并使用二甲苯洗涤至少三次，干燥处理后，得到改性聚酰亚胺颗粒；三聚磷酸酯的加入量为有机硅改性聚酰胺酸混合溶液质量的3％；
步骤5，将改性聚酰亚胺颗粒分散于N-甲基-2-吡咯烷酮中，真空脱泡处理5h，涂覆至石英玻璃管本体的表面，在250℃烘箱中干燥处理4h，即得到耐腐蚀膜；聚酰亚胺颗粒与N-甲基-2-吡咯烷酮的质量比为6:1。
对比例(将耐腐蚀膜中的氮化钇/硼化铪复合微球替换为硼化铪纳米粉)
一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜。
其中，耐腐蚀膜的制备方法为：
步骤1，制备硼化铪纳米粉：
(1)制备硼化铪纳米粉：
A1.称取四氯化铪与冰醋酸混合，室温下搅拌至完全溶解，得到四氯化铪溶液；其中，四氯化铪与冰醋酸的质量比为1:3；
A2.称取硼酸、甘油与冰醋酸混合，置于回流装置内，升温至75℃，搅拌混合至完全溶解，得到第一混合液；其中，硼酸、甘油与冰醋酸的质量比为1:1.5:6；
A3.将四氯化铪溶液逐滴加入至第一混合液中，继续保温搅拌，逐渐有固体析出，在固体不再继续增加时，停止反应并将析出的固体过滤出来，置于真空干燥箱内干燥，得到硼化铪前驱体；其中，四氯化铪溶液与第一混合液的质量比为1:0.5；
A4.将硼化铪前驱体置于石墨炉内，在惰性气体保护下以10℃的速率升温至1400℃，保温处理1h，自然降温至室温，研磨成纳米颗粒，得到硼化铪纳米粉。
步骤2，称取硅烷偶联剂KH-560与丙酮混合，均匀搅拌后，加入硼化铪纳米粉，升温至70℃，回流搅拌处理3h，之后过滤出固体并干燥处理，得到环氧硅烷化硼化铪纳米粉；
步骤3，称取4,4'-二氨基苯酰替苯胺与二甲苯混合，加入环氧硅烷化硼化铪纳米粉，室温条件下混合搅拌3h，再加入六氟二酐，升温至70℃，搅拌混合6h，得到含有硼化铪纳米粉的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；其中，环氧硅烷化硼化铪纳米粉、4,4'-二氨基苯酰替苯胺、六氟二酐与有机溶剂的质量比为1:6.2:9.5:40；
步骤4，向含有硼化铪纳米粉的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液中加入三聚磷酸酯，升温至90℃，搅拌反应10h，之后过滤出固体，并使用二甲苯洗涤至少三次，干燥处理后，得到改性聚酰亚胺颗粒；三聚磷酸酯的加入量为有机硅改性聚酰胺酸混合溶液质量的2％；
步骤5，将改性聚酰亚胺颗粒分散于N,N-二甲基甲酰胺中，真空脱泡处理4h，涂覆至石英玻璃管本体的表面，在230℃烘箱中干燥处理3h，即得到耐腐蚀膜；聚酰亚胺颗粒与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为5:1。
本发明将实施例1、实施例2、实施例3和对比例中制备的石英玻璃管表层的耐腐蚀膜均制备成厚度为(200±2)μm，脱模后进行实验检测。检测标准为：
抗拉强度：根据标准GB/T1040.1-2008检测；
抗压强度：根据标准GB/T1041-2008检测；
拉伸模量：根据标准GB/T1040.1-2008检测；
酸处理：在质量分数为10％的硫酸溶液中处理72h；
碱处理：在质量分数为10％的氢氧化钠溶液中处理72h；
盐处理：在质量分数为10％的氯化钠溶液中处理72h；
磨损率：根据标准GB/T 3960-2016检测；
检测结果如下表1所示：
表1不同耐腐蚀膜的性能表现
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，包括石英玻璃管本体与设置在石英玻璃管本体表面的耐腐蚀膜；耐腐蚀膜是由改性聚酰亚胺颗粒制备得到；
其中，改性聚酰亚胺颗粒的制备过程为：
步骤1，制备氮化钇/硼化铪复合微球：
使用钇盐、有机碳源与硼化铪纳米粉复合后，在氮气条件下处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤2，制备环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球：
使用环氧化硅烷偶联剂对氮化钇/硼化铪复合微球进行处理，得到环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球；
步骤3，制备有机硅改性聚酰胺酸混合溶液：
称取二胺与有机溶剂混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，再加入二酐，搅拌反应，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液；
步骤4，制备改性聚酰亚胺颗粒：
向有机硅改性聚酰胺酸混合溶液中加入催化剂，升温反应，经过洗涤和干燥后，得到改性聚酰亚胺颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤1中，氮化钇/硼化铪复合微球的制备过程为：
第(1)步、使用四氯化铪与硼酸作为反应物，制备得到硼化铪纳米粉；
第(2)步、使用三氯化钇、有机碳源与硼化铪纳米粉制备得到复合微球前驱体；
第(3)步、将复合微球前驱体先置于真空条件下处理，再置于氮气环境下处理，制备得到氮化钇/硼化铪复合微球。
3.根据权利要求1所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤2中，环氧化硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560；反应温度为65～75℃，反应是在回流条件下进行，反应时间为2～4h。
4.根据权利要求1所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤3有机硅改性聚酰胺酸混合溶液的制备过程为：
称取二胺与二甲苯混合，加入环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球，室温条件下混合搅拌2～4h，再加入二酐，升温至65～75℃，搅拌混合5～7h，得到含有复合微球的有机硅改性聚酰胺酸混合溶液。
5.根据权利要求1所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤3中，二胺为4,4'-二氨基苯酰替苯胺，二酐为六氟二酐，有机溶剂为二甲苯，其中，环氧硅烷化氮化钇/硼化铪复合微球、二胺、二酐与有机溶剂的质量比为1:5.4～6.6:8.2～10.8:30～50。
6.根据权利要求1所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述步骤4中，催化剂为三聚磷酸酯，催化剂的加入量为有机硅改性聚酰胺酸混合溶液质量的1％～3％。
7.根据权利要求2所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述第(1)步过程包括：
A1.称取四氯化铪与冰醋酸混合，室温下搅拌至完全溶解，得到四氯化铪溶液；其中，四氯化铪与冰醋酸的质量比为1:2～4；
A2.称取硼酸、甘油与冰醋酸混合，置于回流装置内，升温至70～80℃，搅拌混合至完全溶解，得到第一混合液；其中，硼酸、甘油与冰醋酸的质量比为1:1.2～1.8:5～8；
A3.将四氯化铪溶液逐滴加入至第一混合液中，继续保温搅拌，逐渐有固体析出，在固体不再继续增加时，停止反应并将析出的固体过滤出来，置于真空干燥箱内干燥，得到硼化铪前驱体；其中，四氯化铪溶液与第一混合液的质量比为1:0.5～1；
A4.将硼化铪前驱体置于石墨炉内，在惰性气体保护下升温至1400～1450℃，保温处理1～2h，自然降温至室温，研磨成纳米颗粒，得到硼化铪纳米粉。
8.根据权利要求2所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述第(2)步过程包括：
B1.称取三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水混合至反应瓶中，在超声的作用下分散均匀后，得到第二混合液；其中，三氯化钇、硼化铪纳米粉、蔗糖颗粒与去离子水的质量比为1:3.1～3.8:0.2～0.6:10～20；
B2.向第二混合液中依次加入聚乙二醇和尿素，升温至60～70℃，搅拌混合均匀后逐滴地滴加氨水，之后继续搅拌混合0.5～1h，得到第三混合液；其中，聚乙二醇、尿素与第二混合液的质量比为0.1～0.3:1:25～50；氨水的加入量为尿素质量的10％～20％；
B3.将第三混合液迅速升温至100℃，在此过程中不断搅拌，使得溶液体积逐渐减小至不能流动为止，然后将反应瓶内的产物取出并放置于真空干燥箱内处理，得到复合微球前驱体。
9.根据权利要求2所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述第(3)步过程包括：
将微球前驱体置于密闭的石墨炉内，在真空条件下升温至500～550℃，保温2～3h后，向石墨炉内通入氮气至常压，升温至1500～1550℃，保温2～4h，之后脱碳处理，得到氮化钇/硼化铪复合微球。
10.根据权利要求1所述的一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管，其特征在于，所述耐腐蚀膜的制备方法为：
将改性聚酰亚胺颗粒分散于非质子极性溶剂中，真空脱泡处理，涂覆至石英玻璃管的表面，在烘箱中干燥处理，即得到耐腐蚀膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210192521.6A CN114455854B (zh) | 2022-03-01 | 2022-03-01 | 一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210192521.6A CN114455854B (zh) | 2022-03-01 | 2022-03-01 | 一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114455854A true CN114455854A (zh) | 2022-05-10 |
| CN114455854B CN114455854B (zh) | 2023-02-28 |
Family
ID=81415242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210192521.6A Active CN114455854B (zh) | 2022-03-01 | 2022-03-01 | 一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114455854B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116519493A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-08-01 | 天津大学 | 一种高温蠕变真空/气氛环境装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103981384A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-13 | 西北有色金属研究院 | 一种钨-氮化铝-硼化铪复合材料的制备方法 |
| CN106083063A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 滁州学院 | 一种硼化铪‑碳化硅‑石墨‑硅化钽复合陶瓷发热体及其制备方法 |
| CN106189227A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 中物院成都科学技术发展中心 | 一种耐高温抗中子辐照型聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法 |
| CN106565246A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-04-19 | 浙江工业大学 | 一种制备氮化铝/氮化钇复合粉末的方法 |
| CN107586048A (zh) * | 2012-06-28 | 2018-01-16 | 康宁股份有限公司 | 具有耐热涂层的抗脱层玻璃容器 |
| CN108329745A (zh) * | 2017-01-18 | 2018-07-27 | 东莞华清光学科技有限公司 | 耐高温油墨及曲面玻璃的加工方法 |
| CN113816379A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-12-21 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种纳米硼化铪粉体的制备方法 |
-
2022
- 2022-03-01 CN CN202210192521.6A patent/CN114455854B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107586048A (zh) * | 2012-06-28 | 2018-01-16 | 康宁股份有限公司 | 具有耐热涂层的抗脱层玻璃容器 |
| CN103981384A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-13 | 西北有色金属研究院 | 一种钨-氮化铝-硼化铪复合材料的制备方法 |
| CN106083063A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-09 | 滁州学院 | 一种硼化铪‑碳化硅‑石墨‑硅化钽复合陶瓷发热体及其制备方法 |
| CN106189227A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 中物院成都科学技术发展中心 | 一种耐高温抗中子辐照型聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法 |
| CN106565246A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-04-19 | 浙江工业大学 | 一种制备氮化铝/氮化钇复合粉末的方法 |
| CN108329745A (zh) * | 2017-01-18 | 2018-07-27 | 东莞华清光学科技有限公司 | 耐高温油墨及曲面玻璃的加工方法 |
| CN113816379A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-12-21 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种纳米硼化铪粉体的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116519493A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-08-01 | 天津大学 | 一种高温蠕变真空/气氛环境装置 |
| CN116519493B (zh) * | 2023-05-06 | 2024-01-19 | 天津大学 | 一种高温蠕变真空/气氛环境装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114455854B (zh) | 2023-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114455854B (zh) | 一种表面具有耐腐蚀膜的石英玻璃管 | |
| CN110745835A (zh) | 一种二氧化硅/石墨烯复合气凝胶的制备方法及其得到的复合气凝胶 | |
| Niu et al. | Preparation, characterization and properties of amine-functionalized silicon carbide/polyimide composite films | |
| CN112409007A (zh) | 一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法 | |
| CN112791606A (zh) | 一种改性埃洛石纳米管/聚醚共聚酰胺混合基质膜及其制备方法 | |
| CN105647126A (zh) | 低温用石墨烯增强增韧环氧树脂复合材料及其制备方法 | |
| CN109056336B (zh) | 一种碳纤维用耐热型水性上浆剂及其制备方法和应用 | |
| CN114196049B (zh) | 一种强疏水聚酰亚胺薄膜的制备方法 | |
| CN111748113A (zh) | 一种耐热低介电常数聚酰亚胺薄膜及其制备方法 | |
| CN110241616B (zh) | 一种增强氧化铝柔性纤维性能的方法 | |
| CN109468846B (zh) | 一种芳纶纤维表面接枝处理方法 | |
| CN113956751A (zh) | 一种耐热保温防腐涂层组合物及其制备方法 | |
| CN113564923B (zh) | 一种芳纶纤维复合材料用表面上浆剂及其制备和应用 | |
| CN111548760A (zh) | 一种环氧树脂胶粘剂及其制备方法 | |
| CN110256052B (zh) | 基于线形有机硅齐聚物/氧化铝复合陶瓷前驱体及制备方法 | |
| CN116715528A (zh) | 高韧性抗屏蔽陶瓷研磨介质的制备方法 | |
| CN113735605B (zh) | 一种超高功率的石墨电极及其制备方法 | |
| CN106047030A (zh) | 一种树脂基金属铜防腐涂层及其制备方法 | |
| CN113817291B (zh) | 碳纤维真空灌注环氧树脂 | |
| CN114014326B (zh) | 一种白炭黑改性方法及改性白炭黑 | |
| CN113652005B (zh) | 一种聚硼硅氧烷改性聚磷酸铵及其制备方法 | |
| CN106592238B (zh) | 一种改性环氧树脂通用型碳纤维上浆剂、制备方法和应用 | |
| CN108246321A (zh) | 一种NiTiO3-ZrO2污水处理复合膜的制备方法 | |
| CN114163959A (zh) | 一种环氧树脂改性粘合剂及其制备方法 | |
| CN117552185B (zh) | 一种耐冷热阻燃的改性玻纤复合纤维布及其制造方法 |
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 |