CN116251719A - 一种轻量化防腐铝合金材料电动车车架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝合金技术领域，且公开了一种轻量化防腐铝合金材料电动车车架，丙烯酸酯基碳纳米管通过原位聚合法，与丙烯酸酯单体发生聚合反应，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂，在铝合金电动车车架表面热固化形成稳定好、粘结力高的丙烯酸树脂涂层。将碳纳米管接枝到丙烯酸树脂中，增强了碳纳米管与丙烯酸树脂的界面作用力，使碳纳米管均匀地分散在丙烯酸树脂中，有利于减少碳纳米管的团聚，提高了铝合金表面丙烯酸树脂涂层的抗冲击等力学性能，涂层不粉化、无气泡、不明显开裂和生锈，防腐防锈性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，具体为一种轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
背景技术
铝合金具有轻量化、强度高、加工性能好等优点，广泛应用在建筑建材、交通运输、轻量化材料、电动车车架等领域，提高铝合金材料表面的防腐性能、力学性能等具有重要的意义，如文献《铝合金微弧氧化/电泳复合涂层耐蚀减摩性能》，报道了采用微弧氧化技术在铝合金表面制备微弧氧化涂层，然后将试样浸入含有丙烯酸树脂与镀镍碳纳米管的电泳溶液中，进行电泳沉积处理，从而在铝合金表面制备了微弧氧化/电泳沉积复合涂层，提高了铝合金材料的耐腐蚀和减磨性能。
丙烯酸树脂的耐候性好，热稳定性优良，在马口铁、铝材等金属材料的防腐防锈中有重要的应用，将丙烯酸树脂于碳纳米管等纳米材料结合，可以有效提高丙烯酸树脂的力学、防腐蚀等性能；本发明旨在制备新型的丙烯酸酯基碳纳米管，与丙烯酸酯单体原位聚合，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂，应用于铝合金材料电动车车架的防腐防锈中。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种防腐防锈性能优良的轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
(二)技术方案
一种轻量化防腐铝合金材料电动车车架的制备方法为：
(1)将碳纳米管加入到硝酸溶液中，加热搅拌进行酸化，然后将酸化后的碳纳米管加入到二乙烯三胺中，分散均匀后加入缩合剂二环己基碳二亚胺，搅拌反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管。
(2)将氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管。
(3)将丙烯酸酯基碳纳米管加入到丙烯酸酯单体的溶液中，分散均匀后加入乳化剂和分散剂，在氮气气氛在加热至70-80℃，然后滴加引发剂，搅拌反应20-40min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应2-3h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂。
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化1-2h，然后在80℃下热固化3-6h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
优选的，所述(1)中碳纳米管的用量为二乙烯三胺重量的1-3％。
优选的，所述(1)中反应的温度控制在100-130℃之间，反应的时间控制在48-96h之间。
优选的，所述(2)中氨基化碳纳米管的用量为丙烯酸缩水甘油酯重量的2-8％。
优选的，所述(2)中反应的温度控制在70-90℃之间，反应的时间控制在24-72h之间。
优选的，所述(3)中丙烯酸酯基碳纳米管的用量为丙烯酸酯单体总质量的0.2-1％。
优选的，所述(3)中丙烯酸酯单体包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁基、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
(三)有益的技术效果
将碳纳米管经过硝酸酸化，然后与二乙烯三胺发生酰胺化反应，得到氨基化碳纳米管，引入的氨基和亚氨基，再与甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团发生开环反应，得到新型的丙烯酸酯基碳纳米管，从而在碳纳米管表面修饰可聚合的烯基官能团，进一步通过原位聚合法，与丙烯酸酯单体发生聚合反应，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂，在铝合金电动车车架表面热固化形成稳定好、粘结力高的丙烯酸树脂涂层。将碳纳米管接枝到丙烯酸树脂中，增强了碳纳米管与丙烯酸树脂的界面作用力，使碳纳米管均匀地分散在丙烯酸树脂中，有利于减少碳纳米管的团聚，提高了铝合金表面丙烯酸树脂涂层的抗冲击等力学性能，涂层不粉化、无气泡、不明显开裂和生锈，防腐防锈性能优异。
具体实施方式
实施例1
(1)将0.2g的碳纳米管加入到70％的硝酸溶液中，加热至80℃搅拌进行酸化18h，然后将酸化后的碳纳米管加入到20g的二乙烯三胺中，分散均匀后加入4g的缩合剂二环己基碳二亚胺，在130℃中搅拌反应48h，反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管。
(2)将0.2g的氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入10g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，在70℃中搅拌反应72h，反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管。
(3)将0.06g的丙烯酸酯基碳纳米管加入到含有0.8g丙烯酸、6g丙烯酸甲酯、12g丙烯酸正丁基、1.5g丙烯酸羟乙酯、2g的甲基丙烯酸缩水甘油酯的水溶液中，分散均匀后加入0.4g的乳化剂OP-10和0.2g的分散剂十二烷基苯磺酸钠，在氮气气氛在加热至75℃，然后滴加0.25g的引发剂过硫酸铵，搅拌反应40min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应2h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂。
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化2h，然后在80℃下热固化4h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
实施例2
(1)将0.2g的碳纳米管加入到70％的硝酸溶液中，加热至80℃搅拌进行酸化18h，然后将酸化后的碳纳米管加入到20g的二乙烯三胺中，分散均匀后加入3g的缩合剂二环己基碳二亚胺，在120℃中搅拌反应96h，反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管。
(2)将0.5g的氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入10g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，在80℃中搅拌反应24h，反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管。
(3)将0.1g的丙烯酸酯基碳纳米管加入到含有0.8g丙烯酸、6g丙烯酸甲酯、12g丙烯酸正丁基、1.5g丙烯酸羟乙酯、2g的甲基丙烯酸缩水甘油酯的水溶液中，分散均匀后加入0.4g的乳化剂OP-10和0.2g的分散剂十二烷基苯磺酸钠，在氮气气氛在加热至80℃，然后滴加0.25g的引发剂过硫酸铵，搅拌反应30min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应3h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂。
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化2h，然后在80℃下热固化5h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
实施例3
(1)将0.2g的碳纳米管加入到70％的硝酸溶液中，加热至80℃搅拌进行酸化18h，然后将酸化后的碳纳米管加入到20g的二乙烯三胺中，分散均匀后加入5g的缩合剂二环己基碳二亚胺，在110℃中搅拌反应96h，反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管。
(2)将0.5g的氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入10g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，在70℃中搅拌反应72h，反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管。
(3)将0.15g的丙烯酸酯基碳纳米管加入到含有0.8g丙烯酸、6g丙烯酸甲酯、12g丙烯酸正丁基、1.5g丙烯酸羟乙酯、2g的甲基丙烯酸缩水甘油酯的水溶液中，分散均匀后加入0.4g的乳化剂OP-10和0.2g的分散剂十二烷基苯磺酸钠，在氮气气氛在加热至75℃，然后滴加0.25g的引发剂过硫酸铵，搅拌反应20min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应3h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂。
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化2h，然后在80℃下热固化5h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
实施例4
(1)将0.2g的碳纳米管加入到70％的硝酸溶液中，加热至80℃搅拌进行酸化18h，然后将酸化后的碳纳米管加入到20g的二乙烯三胺中，分散均匀后加入3g的缩合剂二环己基碳二亚胺，在130℃中搅拌反应48h，反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管。
(2)将0.7g的氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入10g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，在80℃中搅拌反应72h，反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管。
(3)将0.2g的丙烯酸酯基碳纳米管加入到含有0.8g丙烯酸、6g丙烯酸甲酯、12g丙烯酸正丁基、1.5g丙烯酸羟乙酯、2g的甲基丙烯酸缩水甘油酯的水溶液中，分散均匀后加入0.4g的乳化剂OP-10和0.2g的分散剂十二烷基苯磺酸钠，在氮气气氛在加热至80℃，然后滴加0.25g的引发剂过硫酸铵，搅拌反应40min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应2h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂。
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化1h，然后在80℃下热固化5h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
实施例5
(1)将0.2g的碳纳米管加入到70％的硝酸溶液中，加热至80℃搅拌进行酸化18h，然后将酸化后的碳纳米管加入到20g的二乙烯三胺中，分散均匀后加入6g的缩合剂二环己基碳二亚胺，在120℃中搅拌反应72h，反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管。
(2)将0.8g的氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入10g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，在80℃中搅拌反应48h，反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管。
(3)将0.25g的丙烯酸酯基碳纳米管加入到含有0.8g丙烯酸、6g丙烯酸甲酯、12g丙烯酸正丁基、1.5g丙烯酸羟乙酯、2g的甲基丙烯酸缩水甘油酯的水溶液中，分散均匀后加入0.4g的乳化剂OP-10和0.2g的分散剂十二烷基苯磺酸钠，在氮气气氛在加热至75℃，然后滴加0.25g的引发剂过硫酸铵，搅拌反应20min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应2h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂。
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化2h，然后在80℃下热固化3h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
对比例1
(1)将0.06g的碳纳米管加入到含有0.8g丙烯酸、6g丙烯酸甲酯、12g丙烯酸正丁基、1.5g丙烯酸羟乙酯、2g的甲基丙烯酸缩水甘油酯的水溶液中，分散均匀后加入0.4g的乳化剂OP-10和0.2g的分散剂十二烷基苯磺酸钠，在氮气气氛在加热至80℃，然后滴加0.25g的引发剂过硫酸铵，搅拌反应40min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应2h，反应后冷却，得到碳纳米管基丙烯酸树脂。
(2)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化1h，然后在80℃下热固化6h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
参考GB/T 1843-2008的方法，采用悬臂梁冲击强度试验仪测试铝合金车架表面的抗冲击性能。
参考GB/T1766-2008的方法，对铝合金车架表面的性能进行评级。按涂层耐介质过程中出现的单项破坏等级来评定涂膜的综合等级，分为六个等级：0级(优)、1级(良)、2级(中)、3级(可)、4级(差)、5级(劣)。
轻量化防腐铝合金材料电动车车架表面涂层的抗冲击强度最大达到16.2kJ/m2，涂层不粉化、无气泡、不明显开裂和生锈，防腐防锈性能优异。
Claims (7)
1.一种轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述轻量化防腐铝合金材料电动车车架的制备方法为：
(1)将碳纳米管加入到硝酸溶液中，加热搅拌进行酸化，然后将酸化后的碳纳米管加入到二乙烯三胺中，分散均匀后加入缩合剂二环己基碳二亚胺，搅拌反应后过滤，去离子水洗涤，得到氨基化碳纳米管；
(2)将氨基化碳纳米管加入到去离子水中，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌反应后过滤，乙醇洗涤，得到丙烯酸酯基碳纳米管；
(3)将丙烯酸酯基碳纳米管加入到丙烯酸酯单体的溶液中，分散均匀后加入乳化剂和分散剂，在氮气气氛在加热至70-80℃，然后滴加引发剂，搅拌反应20-40min，然后再补加丙烯酸酯单体溶液和引发剂，搅拌反应2-3h，反应后冷却，得到防腐碳纳米管基丙烯酸树脂；
(4)将防腐碳纳米管基丙烯酸树脂均匀喷涂在铝合金铸造车架材料表面，先在60℃下热固化1-2h，然后在80℃下热固化3-6h，得到轻量化防腐铝合金材料电动车车架。
2.根据权利要求1所述的轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述(1)中碳纳米管的用量为二乙烯三胺重量的1-3％。
3.根据权利要求1所述的轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述(1)中反应的温度控制在100-130℃之间，反应的时间控制在48-96h之间。
4.根据权利要求1所述的轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述(2)中氨基化碳纳米管的用量为丙烯酸缩水甘油酯重量的2-8％。
5.根据权利要求1所述的轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述(2)中反应的温度控制在70-90℃之间，反应的时间控制在24-72h之间。
6.根据权利要求1所述的轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述(3)中丙烯酸酯基碳纳米管的用量为丙烯酸酯单体总质量的0.2-1％。
7.根据权利要求1所述的轻量化防腐铝合金材料电动车车架，其特征在于：所述(3)中丙烯酸酯单体包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁基、丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
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