多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種多壁碳納米管分散性改善及提高 環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳納米管是繼C60之后發(fā)現(xiàn)的碳的又一同素異形體，其徑向尺寸較小，管的外徑一 般在幾納米到幾十納米，管的內(nèi)徑更小，有的只有Inm左右;而其長(zhǎng)度一般在微米級(jí)，長(zhǎng)度和 直徑比非常大，可達(dá)103~106。因此，碳納米管被認(rèn)為是一種典型的一維納米材料。碳納米 管自從被人類發(fā)現(xiàn)W來，就一直被譽(yù)為未來的材料，是近年來國(guó)際科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。改 性多壁碳納米管表面原子數(shù)所占的比例大，具有不飽和性，與其他組分作用時(shí)，可在兩個(gè)混 合相之間產(chǎn)生很大的作用力，從而對(duì)材料增強(qiáng)增初作用較好，相關(guān)研究表明，添加1 %、 1.5 %的麗CNTs雜化粒子可使環(huán)氧樹脂的柔初性分別提高7.4%和11.6%。改性多壁碳納米 管在高分子材料方面有一些應(yīng)用，但主要是在橡膠材料的拉伸性能方面，對(duì)于其在環(huán)氧樹 脂方面的應(yīng)用較少，而其在環(huán)氧樹脂中的最佳用量方面的研究就更加貧乏。
[0003] 現(xiàn)有的改性多壁碳納米管由于極大的長(zhǎng)徑比，非常容易團(tuán)聚，分散性較差，通環(huán)氧 復(fù)合涂層性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能 的方法，旨在現(xiàn)有的改性多壁碳納米管由于極大的長(zhǎng)徑比，非常容易團(tuán)聚，分散性較差，通 環(huán)氧復(fù)合涂層性能較差的問題。
[0005] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的 方法，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法采用KH560改性改性 多壁碳納米管，將其應(yīng)用于環(huán)氧涂層中，制備含改性多壁碳納米管5%、3%、2%、1%、0.7% 的MWCMTs/epoxy環(huán)氧復(fù)合涂層。
[0006] 進(jìn)一步，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法具體包 括：
[0007] 稱取0.5g的碳納米管于燒杯中，向其中加入體積比為濃硫酸：濃硝酸= 3:1的混 酸，超聲振蕩Ih，再移入Ξ 口燒瓶中，在40°C下攬拌12h，用2L去離子水稀釋，抽濾，用 0.1 mo 1 /L氨氧化鋼溶液洗至中性，在80°C烘干；
[000引瓶中，控制反應(yīng)溫度為70°C反應(yīng)1她，反應(yīng)完全后，將多余的SOCh通過減壓蒸饋除 去，產(chǎn)物在真空干燥烘箱中烘烤化；
[0009] 取0.2g-定量的經(jīng)S0C12處理后的后的粉體與小燒杯中，向其中加入適量的無水 乙醇和去離子水的混合溶液，超聲20min，再向其中加入%的K冊(cè)60;
[0010] 再超聲15min，再將混合溶液移入Ξ 口燒瓶，在80°C下回流化，過濾，烘干。
[0011] 適量的無水乙醇和去離子水的混合溶液為50ml混合溶液，其中乙醇：水= 9:1(體 積比）。
[0012] 本發(fā)明提供的多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法，能夠有 效地增加改性多壁碳納米管與環(huán)氧樹脂的相容性，制備分散效果良好的麗CNTs/邱oxy復(fù)合 涂層。探討了不同比例的MWCNTs/邱oxy復(fù)合涂層的性能，得到了改性多壁碳納米管在環(huán)氧 樹脂中的最佳比例。本發(fā)明采用K冊(cè)60改性改性多壁碳納米管，將其應(yīng)用于環(huán)氧涂層中，有 效的提升了環(huán)氧復(fù)合涂層各方面性能。本發(fā)明通過對(duì)改性多壁碳納米管(MWCNTs)進(jìn)行酸化 處理得到MWCNTs-C00H(酸化碳納米管），然后用K冊(cè)60對(duì)其進(jìn)行表面修飾，分別制備了含改 性多壁碳納米管5 %、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/邱oxy環(huán)氧復(fù)合涂層。利用耐磨儀、電化 學(xué)工作站化ISKTGA測(cè)試了復(fù)合涂層的性能，并用掃描電子顯微鏡觀察了其表面形貌，結(jié)果 表明：復(fù)合涂層中MWCNTs含量為5 %、3 %、2 %、1 %、0.7 %、0 %時(shí)，復(fù)合涂層的磨損量分別為 12.67、10.33、7.8、8.23、9.67、10.56，復(fù)合涂層在浸泡7化后，純的環(huán)氧樹脂的阻抗已經(jīng)小 于250 Ω .cm2,已經(jīng)失效，此時(shí)加量為2%的復(fù)合涂層，其阻抗值依然最大，說明加量為2%為 其最佳用量，同時(shí)加量為2%的復(fù)合涂層和純的環(huán)氧樹脂的熱損失量分別為79.8%、 77.8%，運(yùn)是由于納米材料具有一定的活性使得MWCNTs/邱oxy復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性有所下 降。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過改性后的改性多壁碳納米管與環(huán)氧樹脂的相容性較好，能夠較為均 勻的分散在樹脂體系中，其在環(huán)氧樹脂中的加量能夠達(dá)到2%。據(jù)研究結(jié)果表明含改性多壁 碳納米管2%時(shí)，復(fù)合涂層的綜合性能最好，當(dāng)加量為2%時(shí)，復(fù)合涂層的磨損量減小了 27%，其電化學(xué)阻抗增加了 4倍。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的 方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明采用KH560改性改性多壁碳納米管，將其應(yīng)用于環(huán)氧涂層中，制備含改性多 壁碳納米管%的MWCMTs/epoxy環(huán)氧復(fù)合涂層，改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能。
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0017] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能 的方法包括W下步驟：
[001引S101:稱取一定量的碳納米管于燒杯中，向其中加入濃硫酸:濃硝酸= 3:1的混酸， 超聲振蕩化，再移入Ξ口燒瓶中，在40°C下攬拌12h，用大量去離子水稀釋，抽濾，用O.lmol/ L氨氧化鋼溶液洗至中性，在80°C烘干；
[0019] S102:瓶中，控制反應(yīng)溫度為70°C反應(yīng)18h，反應(yīng)完全后，將多余的S0C12通過減壓 蒸饋除去，產(chǎn)物在真空干燥烘箱中烘烤化；
[0020] S103:取一定量的經(jīng)S0C12處理后的后的粉體與小燒杯中，向其中加入適量的無水 乙醇和去離子水的混合溶液，超聲20min，再向其中加入%的K冊(cè)60;
[0021] S104:再超聲15min，再將混合溶液移入Ξ 口燒瓶，在80°C下回流化，過濾，烘干。
[0022] 下面結(jié)合試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用效果作進(jìn)一步的說明。
[0023] (1)MWCNTs的表面修飾:稱取一定量的碳納米管于燒杯中，向其中加入一定量的混 酸，超聲振蕩化，再移入Ξ口燒瓶中，在40°C下攬拌12h，用大量去離子水稀釋，抽濾，用 O.lmol/L氨氧化鋼溶液洗至中性，取一定量經(jīng)混酸酸化的改性多壁碳納米管加入到盛有 15mLS0Cb的圓底燒瓶中，反應(yīng)完全后，將多余的S0C12通過減壓蒸饋除去，產(chǎn)物在真空干燥 烘箱中烘烤化，取一定量的經(jīng)S0C12處理后的后的粉體與小燒杯中，向其中加入適量的無水 乙醇和去離子水的混合溶液，超聲20min，再向其中加入%的KH560，然后再超聲15min， 再將混合溶液移入Ξ 口燒瓶，在80°C下回流化，過濾，烘干；
[0024] (2)不同比例歷CNTs/epoxy復(fù)合涂層性能測(cè)試：分別制備含改性多壁碳納米管 5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy的復(fù)合環(huán)氧涂層，利用耐磨儀、電化學(xué)工作站 化ISKTGA測(cè)試復(fù)合涂層的機(jī)械性能、耐腐蝕性能W及熱穩(wěn)定性，并用掃描電子顯微鏡觀察 了其表面形貌，得到MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的最佳用量。
[0025] K冊(cè)60改性MWCNTs反應(yīng)機(jī)理如下：
[0026]
[0027] 試驗(yàn)表明：復(fù)合涂層中MWCNTs含量為2%時(shí)，復(fù)合涂層的耐磨性和耐腐蝕性能均達(dá) 到最高；由于納米材料具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性有所下降。
[0028] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法，其特征在于，所述 多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法采用KH560改性改性多壁碳納米 管，將其應(yīng)用于環(huán)氧涂層中，制備含改性多壁碳納米管5%、3%、2%、1%、0.7%的麗CMTs/ epoxy環(huán)氧復(fù)合涂層。2. 如權(quán)利要求1所述的多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法，其 特征在于，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法具體包括： 稱取〇.5g的碳納米管于燒杯中，向其中加入體積比為濃硫酸:濃硝酸= 3:1的混酸，超 聲振蕩lh，再移入三口燒瓶中，在40°C下攪拌12h，用2L去離子水稀釋，抽濾，用0. lmol/L氫 氧化鈉溶液洗至中性，在80 °C烘干； 瓶中，控制反應(yīng)溫度為70°C反應(yīng)18h，反應(yīng)完全后，將多余的S0C12通過減壓蒸餾除去，產(chǎn) 物在真空干燥烘箱中烘烤6h; 取〇.2g-定量的經(jīng)S0C12處理后的后的粉體與小燒杯中，向其中加入適量的無水乙醇和 去離子水的混合溶液，超聲20min，再向其中加入2wt %的KH560; 再超聲15min，再將混合溶液移入三口燒瓶，在80 °C下回流lh，過濾，烘干。3. 如權(quán)利要求2所述的多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法，其 特征在于，適量的無水乙醇和去離子水的混合溶液為50ml混合溶液，其中乙醇:水=9:1 (體 積比）。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環(huán)氧復(fù)合涂層性能的方法采用KH560改性改性多壁碳納米管，將其應(yīng)用于環(huán)氧涂層中，分別制備含改性多壁碳納米管5％、3％、2％、1％、0.7％的MWCMTs/epoxy環(huán)氧復(fù)合涂層。本發(fā)明采用KH560改性改性多壁碳納米管，將其應(yīng)用于環(huán)氧涂層中，有效的提升了環(huán)氧復(fù)合涂層各方面性能；復(fù)合涂層中MWCNTs含量為2％時(shí)，復(fù)合涂層的耐磨性和耐腐蝕性能均達(dá)到最高，由于納米材料具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性有所下降。
【IPC分類】C09D7/12, C09D163/00
【公開號(hào)】CN105670373
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610057580
【發(fā)明人】何毅, 陳春林, 施太和, 鐘菲, 范毅, 馬蘭, 楊強(qiáng)斌
【申請(qǐng)人】成都石大力盾科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日