多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料技術領域，尤其設及一種多壁碳納米管分散性改善及提高 環氧復合涂層性能的方法。
【背景技術】
[0002] 碳納米管是繼C60之后發現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，管的內徑更小，有的只有Inm左右;而其長度一般在微米級，長度和 直徑比非常大，可達103~106。因此，碳納米管被認為是一種典型的一維納米材料。碳納米 管自從被人類發現W來，就一直被譽為未來的材料，是近年來國際科學的前沿領域之一。改 性多壁碳納米管表面原子數所占的比例大，具有不飽和性，與其他組分作用時，可在兩個混 合相之間產生很大的作用力，從而對材料增強增初作用較好，相關研究表明，添加1 %、 1.5 %的麗CNTs雜化粒子可使環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用，但主要是在橡膠材料的拉伸性能方面，對于其在環氧樹 脂方面的應用較少，而其在環氧樹脂中的最佳用量方面的研究就更加貧乏。
[0003] 現有的改性多壁碳納米管由于極大的長徑比，非常容易團聚，分散性較差，通環氧 復合涂層性能較差。
【發明內容】
[0004] 本發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氧復合涂層性能 的方法，旨在現有的改性多壁碳納米管由于極大的長徑比，非常容易團聚，分散性較差，通 環氧復合涂層性能較差的問題。
[0005] 本發明是運樣實現的，一種多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的 方法，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法采用KH560改性改性 多壁碳納米管，將其應用于環氧涂層中，制備含改性多壁碳納米管5%、3%、2%、1%、0.7% 的MWCMTs/epoxy環氧復合涂層。
[0006] 進一步，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復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，控制反應溫度為70°C反應1她，反應完全后，將多余的SOCh通過減壓蒸饋除 去，產物在真空干燥烘箱中烘烤化；
[0009] 取0.2g-定量的經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] 本發明提供的多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法，能夠有 效地增加改性多壁碳納米管與環氧樹脂的相容性，制備分散效果良好的麗CNTs/邱oxy復合 涂層。探討了不同比例的MWCNTs/邱oxy復合涂層的性能，得到了改性多壁碳納米管在環氧 樹脂中的最佳比例。本發明采用K冊60改性改性多壁碳納米管，將其應用于環氧涂層中，有 效的提升了環氧復合涂層各方面性能。本發明通過對改性多壁碳納米管(MWCNTs)進行酸化 處理得到MWCNTs-C00H(酸化碳納米管），然后用K冊60對其進行表面修飾，分別制備了含改 性多壁碳納米管5 %、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/邱oxy環氧復合涂層。利用耐磨儀、電化 學工作站化ISKTGA測試了復合涂層的性能，并用掃描電子顯微鏡觀察了其表面形貌，結果 表明：復合涂層中MWCNTs含量為5 %、3 %、2 %、1 %、0.7 %、0 %時，復合涂層的磨損量分別為 12.67、10.33、7.8、8.23、9.67、10.56，復合涂層在浸泡7化后，純的環氧樹脂的阻抗已經小 于250 Ω .cm2,已經失效，此時加量為2%的復合涂層，其阻抗值依然最大，說明加量為2%為 其最佳用量，同時加量為2%的復合涂層和純的環氧樹脂的熱損失量分別為79.8%、 77.8%，運是由于納米材料具有一定的活性使得MWCNTs/邱oxy復合涂層的熱穩定性有所下 降。實驗結果表明，經過改性后的改性多壁碳納米管與環氧樹脂的相容性較好，能夠較為均 勻的分散在樹脂體系中，其在環氧樹脂中的加量能夠達到2%。據研究結果表明含改性多壁 碳納米管2%時，復合涂層的綜合性能最好，當加量為2%時，復合涂層的磨損量減小了 27%，其電化學阻抗增加了 4倍。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明實施例提供的多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的 方法流程圖。
【具體實施方式】
[0014] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0015] 本發明采用KH560改性改性多壁碳納米管，將其應用于環氧涂層中，制備含改性多 壁碳納米管%的MWCMTs/epoxy環氧復合涂層，改善及提高環氧復合涂層性能。
[0016] 下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細的描述。
[0017] 如圖1所示，本發明實施例的多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能 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，控制反應溫度為70°C反應18h，反應完全后，將多余的S0C12通過減壓 蒸饋除去，產物在真空干燥烘箱中烘烤化；
[0020] S103:取一定量的經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] 下面結合試驗對本發明的應用效果作進一步的說明。
[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，反應完全后，將多余的S0C12通過減壓蒸饋除去，產物在真空干燥 烘箱中烘烤化，取一定量的經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復合涂層性能測試：分別制備含改性多壁碳納米管 5%、3%、2%、1%、0.7%的MWCMTs/epoxy的復合環氧涂層，利用耐磨儀、電化學工作站 化ISKTGA測試復合涂層的機械性能、耐腐蝕性能W及熱穩定性，并用掃描電子顯微鏡觀察 了其表面形貌，得到MWCNTs/epoxy復合涂層的最佳用量。
[0025] K冊60改性MWCNTs反應機理如下：
[0026]
[0027] 試驗表明：復合涂層中MWCNTs含量為2%時，復合涂層的耐磨性和耐腐蝕性能均達 到最高；由于納米材料具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy復合涂層的熱穩定性有所下降。
[0028] W上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用W限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法，其特征在于，所述 多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法采用KH560改性改性多壁碳納米 管，將其應用于環氧涂層中，制備含改性多壁碳納米管5%、3%、2%、1%、0.7%的麗CMTs/ epoxy環氧復合涂層。2. 如權利要求1所述的多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法，其 特征在于，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復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，控制反應溫度為70°C反應18h，反應完全后，將多余的S0C12通過減壓蒸餾除去，產 物在真空干燥烘箱中烘烤6h; 取〇.2g-定量的經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. 如權利要求2所述的多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法，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】本發明公開了一種多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法，所述多壁碳納米管分散性改善及提高環氧復合涂層性能的方法采用KH560改性改性多壁碳納米管，將其應用于環氧涂層中，分別制備含改性多壁碳納米管5％、3％、2％、1％、0.7％的MWCMTs/epoxy環氧復合涂層。本發明采用KH560改性改性多壁碳納米管，將其應用于環氧涂層中，有效的提升了環氧復合涂層各方面性能；復合涂層中MWCNTs含量為2％時，復合涂層的耐磨性和耐腐蝕性能均達到最高，由于納米材料具有一定的活性使得MWCNTs/epoxy復合涂層的熱穩定性有所下降。
【IPC分類】C09D7/12, C09D163/00
【公開號】CN105670373
【申請號】CN201610057580
【發明人】何毅, 陳春林, 施太和, 鐘菲, 范毅, 馬蘭, 楊強斌
【申請人】成都石大力盾科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月27日