首页 / 专利库 / 纳米技术 / 纳米管 / 多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法

多壁纳米管分散性改善及提高环复合涂层性能的方法

阅读:940发布:2023-03-07

专利汇可以提供多壁纳米管分散性改善及提高环复合涂层性能的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种多壁 碳 纳米管 分散性改善及提高环 氧 复合涂层性能的方法,所述多壁 碳纳米管 分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法采用KH560改性改性 多壁碳纳米管 ,将其应用于环氧涂层中,分别制备含改性多壁碳纳米管5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy环氧复合涂层。本发明采用KH560改性改性多壁碳纳米管,将其应用于环氧涂层中,有效的提升了环氧复合涂层各方面性能;复合涂层中MWCNTs含量为2%时,复合涂层的 耐磨性 和耐 腐蚀 性能均达到最高,由于 纳米材料 具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy复合涂层的热 稳定性 有所下降。,下面是多壁纳米管分散性改善及提高环复合涂层性能的方法专利的具体信息内容。

1.一种多壁纳米管分散性改善及提高环复合涂层性能的方法,其特征在于,所述多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法采用KH560改性改性多壁碳纳米管,将其应用于环氧涂层中,制备含改性多壁碳纳米管5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy环氧复合涂层。
2.如权利要求1所述的多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法,其特征在于,所述多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法具体包括:
称取0.5g的碳纳米管于烧杯中,向其中加入体积比为浓硫酸:浓硝酸=3:1的混酸,超声振荡1h,再移入三口烧瓶中,在40℃下搅拌12h,用2L去离子稀释,抽滤,用0.1mol/L氢氧化钠溶液洗至中性,在80℃烘干;
瓶中,控制反应温度为70℃反应18h,反应完全后,将多余的SOCl2通过减压蒸馏除去,产物在真空干燥烘箱中烘烤6h;
取0.2g一定量的经SOCl2处理后的后的粉体与小烧杯中,向其中加入适量的无水乙醇和去离子水的混合溶液,超声20min,再向其中加入2wt%的KH560;
再超声15min,再将混合溶液移入三口烧瓶,在80℃下回流1h,过滤,烘干。
3.如权利要求2所述的多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法,其特征在于,适量的无水乙醇和去离子水的混合溶液为50ml混合溶液,其中乙醇:水=9:1(体积比)。

说明书全文

多壁纳米管分散性改善及提高环复合涂层性能的方法

技术领域

[0001] 本发明属于高分子材料技术领域,尤其涉及一种多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法。

背景技术

[0002] 碳纳米管是继C60之后发现的碳的又一同素异形体,其径向尺寸较小,管的外径一般在几纳米到几十纳米,管的内径更小,有的只有1nm左右;而其长度一般在微米级,长度和直径比非常大,可达103~106。因此,碳纳米管被认为是一种典型的一维纳米材料。碳纳米管自从被人类发现以来,就一直被誉为未来的材料,是近年来国际科学的前沿领域之一。改性多壁碳纳米管表面原子数所占的比例大,具有不饱和性,与其他组分作用时,可在两个混合相之间产生很大的作用,从而对材料增强增韧作用较好,相关研究表明,添加1%、1.5%的MWCNTs杂化粒子可使环氧树脂的柔韧性分别提高7.4%和11.6%。改性多壁碳纳米管在高分子材料方面有一些应用,但主要是在橡胶材料的拉伸性能方面,对于其在环氧树脂方面的应用较少,而其在环氧树脂中的最佳用量方面的研究就更加贫乏。
[0003] 现有的改性多壁碳纳米管由于极大的长径比,非常容易团聚,分散性较差,通环氧复合涂层性能较差。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法,旨在现有的改性多壁碳纳米管由于极大的长径比,非常容易团聚,分散性较差,通环氧复合涂层性能较差的问题。
[0005] 本发明是这样实现的,一种多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法,所述多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法采用KH560改性改性多壁碳纳米管,将其应用于环氧涂层中,制备含改性多壁碳纳米管5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy环氧复合涂层。
[0006] 进一步,所述多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法具体包括:
[0007] 称取0.5g的碳纳米管于烧杯中,向其中加入体积比为浓硫酸:浓硝酸=3:1的混酸,超声振荡1h,再移入三口烧瓶中,在40℃下搅拌12h,用2L去离子稀释,抽滤,用0.1mol/L氢氧化钠溶液洗至中性,在80℃烘干;
[0008] 瓶中,控制反应温度为70℃反应18h,反应完全后,将多余的SOCl2通过减压蒸馏除去,产物在真空干燥烘箱中烘烤6h;
[0009] 取0.2g一定量的经SOCl2处理后的后的粉体与小烧杯中,向其中加入适量的无水乙醇和去离子水的混合溶液,超声20min,再向其中加入2wt%的KH560;
[0010] 再超声15min,再将混合溶液移入三口烧瓶,在80℃下回流1h,过滤,烘干。
[0011] 适量的无水乙醇和去离子水的混合溶液为50ml混合溶液,其中乙醇:水=9:1(体积比)。
[0012] 本发明提供的多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法,能够有效地增加改性多壁碳纳米管与环氧树脂的相容性,制备分散效果良好的MWCNTs/epoxy复合涂层。探讨了不同比例的MWCNTs/epoxy复合涂层的性能,得到了改性多壁碳纳米管在环氧树脂中的最佳比例。本发明采用KH560改性改性多壁碳纳米管,将其应用于环氧涂层中,有效的提升了环氧复合涂层各方面性能。本发明通过对改性多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化处理得到MWCNTs-COOH(酸化碳纳米管),然后用KH560对其进行表面修饰,分别制备了含改性多壁碳纳米管5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy环氧复合涂层。利用耐磨仪、电化学工作站(EIS)、TGA测试了复合涂层的性能,并用扫描电子显微镜观察了其表面形貌,结果表明:复合涂层中MWCNTs含量为5%、3%、2%、1%、0.7%、0%时,复合涂层的磨损量分别为12.67、10.33、7.8、8.23、9.67、10.56,复合涂层在浸泡72h后,纯的环氧树脂的阻抗已经小
2
于250Ω.cm ,已经失效,此时加量为2%的复合涂层,其阻抗值依然最大,说明加量为2%为其最佳用量,同时加量为2%的复合涂层和纯的环氧树脂的热损失量分别为79.8%、
77.8%,这是由于纳米材料具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy复合涂层的热稳定性有所下降。实验结果表明,经过改性后的改性多壁碳纳米管与环氧树脂的相容性较好,能够较为均匀的分散在树脂体系中,其在环氧树脂中的加量能够达到2%。据研究结果表明含改性多壁碳纳米管2%时,复合涂层的综合性能最好,当加量为2%时,复合涂层的磨损量减小了
27%,其电化学阻抗增加了4倍。
附图说明
[0013] 图1是本发明实施例提供的多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法流程图

具体实施方式

[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0015] 本发明采用KH560改性改性多壁碳纳米管,将其应用于环氧涂层中,制备含改性多壁碳纳米管2wt%的MWCMTs/epoxy环氧复合涂层,改善及提高环氧复合涂层性能。
[0016] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0017] 如图1所示,本发明实施例的多壁碳纳米管分散性改善及提高环氧复合涂层性能的方法包括以下步骤:
[0018] S101:称取一定量的碳纳米管于烧杯中,向其中加入浓硫酸:浓硝酸=3:1的混酸,超声振荡1h,再移入三口烧瓶中,在40℃下搅拌12h,用大量去离子水稀释,抽滤,用0.1mol/L氢氧化钠溶液洗至中性,在80℃烘干;
[0019] S102:瓶中,控制反应温度为70℃反应18h,反应完全后,将多余的SOCl2通过减压蒸馏除去,产物在真空干燥烘箱中烘烤6h;
[0020] S103:取一定量的经SOCl2处理后的后的粉体与小烧杯中,向其中加入适量的无水乙醇和去离子水的混合溶液,超声20min,再向其中加入2wt%的KH560;
[0021] S104:再超声15min,再将混合溶液移入三口烧瓶,在80℃下回流1h,过滤,烘干。
[0022] 下面结合试验对本发明的应用效果作进一步的说明。
[0023] (1)MWCNTs的表面修饰:称取一定量的碳纳米管于烧杯中,向其中加入一定量的混酸,超声振荡1h,再移入三口烧瓶中,在40℃下搅拌12h,用大量去离子水稀释,抽滤,用0.1mol/L氢氧化钠溶液洗至中性,取一定量经混酸酸化的改性多壁碳纳米管加入到盛有
15mLSOCl2的圆底烧瓶中,反应完全后,将多余的SOCl2通过减压蒸馏除去,产物在真空干燥烘箱中烘烤6h,取一定量的经SOCl2处理后的后的粉体与小烧杯中,向其中加入适量的无水乙醇和去离子水的混合溶液,超声20min,再向其中加入2wt%的KH560,然后再超声15min,再将混合溶液移入三口烧瓶,在80℃下回流1h,过滤,烘干;
[0024] (2)不同比例MWCNTs/epoxy复合涂层性能测试:分别制备含改性多壁碳纳米管5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy的复合环氧涂层,利用耐磨仪、电化学工作站(EIS)、TGA测试复合涂层的机械性能、耐腐蚀性能以及热稳定性,并用扫描电子显微镜观察了其表面形貌,得到MWCNTs/epoxy复合涂层的最佳用量。
[0025] KH560改性MWCNTs反应机理如下:
[0026]
[0027] 试验表明:复合涂层中MWCNTs含量为2%时,复合涂层的耐磨性耐腐蚀性能均达到最高;由于纳米材料具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy复合涂层的热稳定性有所下降。
[0028] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈