一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法
文献发布时间:2023-06-19 11:24:21
技术领域
本发明属于涂料技术领域,具体涉及一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法。
背景技术
涂层是一种用于保护和提供装饰等功用的具有延展性的材料。涂料的性质直接影响涂覆后金属或其他基材的表面性能。涂料由于具有不同的物质成分,展现出不同的性能,通过简单混合得到的涂料往往存在成分分布不均与,成分易沉聚、失效等问题。比如,将具有特定介电参数的金属粉末加入到涂料基质中,从而赋予涂料以吸波性能。通过将纤维材料加入到涂料基质中,从而使涂料具有耐磨和抗腐蚀等性能。
现有的涂料中,基质一般是有机高分子材料,有机高分子材料的粘结性和延展性使涂料具有良好的铺展性能。但是涂料一般具有密度大、热稳定性差等缺点,这些问题限制了涂料的推广应用。此外,向有机高分子基质中添加金属粉末,极易造成基质与添加物质之间相容性差,涂覆后金属粉末分散不均匀,造成涂料稳定性差。提供一种改性的涂料及改性的方法,是制备得到具有性能更为稳定的涂料的有效途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法。该方法以经稀盐酸回流的碳纳米管为改性材料,经分步混合和水热硬化反应得到改性涂料。以丙烯酸改性酚醛树脂乳液为基质,以碳化硅、氯化铁为辅助溶剂,添加有碳纳米管、硅烷偶联剂和硬化剂进行改性,得到的涂料克服了现有技术涂料相容性差、无法均匀分散等问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、超声震荡条件下,将碳纳米管分散到甲醇溶液中;
步骤二、将步骤一分散有碳纳米管的甲醇溶液于稀盐酸溶液混合,回流条件下处理5h~12h;得到预处理后碳纳米管;
步骤三、过滤步骤二回流反应后体系,将截留物置于丙烯酸改性酚醛树脂乳液中,搅拌使混合均匀;
步骤四、向步骤三搅拌后体系中加入硅烷偶联剂和碳化硅,然后在震荡条件下加入氯化铁,得到混合体系;
步骤五、将步骤四所述混合体系与硬化剂混合后置于水热反应釜中,在40℃~80℃条件下进行硬化反应,得到碳纳米管改性涂料。
上述的一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,碳纳米管10份~20份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液40份~60份;碳化硅15份~30份;氯化铁5份~10份;硅烷偶联剂0.2份~1份;硬化剂1份~2份;
上述的一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,碳纳米管12份~18份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液42份~52份;碳化硅20份~26份;氯化铁6份~8份;硅烷偶联剂0.5份~0.8份;硬化剂1.2份~1.8份。
上述的一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,原料包括以下重量份的组分:碳纳米管16份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液48份;碳化硅24份;氯化铁7份;硅烷偶联剂0.6份;硬化剂1.6份。
上述的一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,步骤一所述超声震荡的时间为20min~30min。
上述的一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,步骤二所述回流处理的时间为4h~10h。
上述的一种水热制备碳纳米管改性涂料的方法,其特征在于,步骤三所述搅拌的速度为400r/min~800r/min,所述搅拌的时间为3h~6h。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的方法以经稀盐酸回流的碳纳米管为改性材料,经分步混合和水热硬化反应得到改性涂料。以丙烯酸改性酚醛树脂乳液为基质,以碳化硅、氯化铁为辅助溶剂,添加有碳纳米管、硅烷偶联剂和硬化剂进行改性,得到的涂料克服了现有技术涂料相容性差、无法均匀分散等问题。
下面结合实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的碳纳米管改性涂料,原料包括以下重量份的组分:碳纳米管16份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液48份;碳化硅24份;氯化铁7份;硅烷偶联剂0.6份;硬化剂1.6份;
所述方法包括以下步骤:
步骤一、超声震荡条件下,将碳纳米管分散到甲醇溶液中;所述超声震荡的时间为25min;
步骤二、将步骤一分散有碳纳米管的甲醇溶液于稀盐酸溶液混合,回流条件下处理8h,得到预处理后碳纳米管;所述回流处理的时间为6h;
步骤三、过滤步骤二回流反应后体系,将截留物置于丙烯酸改性酚醛树脂乳液中,搅拌使混合均匀;所述搅拌的速度为600r/min,所述搅拌的时间为5h;
步骤四、向步骤三搅拌后体系中加入硅烷偶联剂和碳化硅,然后在震荡条件下加入氯化铁,得到混合体系;
步骤五、将步骤四所述混合体系与硬化剂混合后置于水热反应釜中,在60℃条件下进行硬化反应,得到碳纳米管改性涂料。
实施例2
本实施例的碳纳米管改性涂料,原料包括以下重量份的组分:碳纳米管12份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液42份;碳化硅20份;氯化铁6份;硅烷偶联剂0.5份;硬化剂1.8份。
所述方法包括以下步骤:
所述方法包括以下步骤:
步骤一、超声震荡条件下,将碳纳米管分散到甲醇溶液中;所述超声震荡的时间为20min;
步骤二、将步骤一分散有碳纳米管的甲醇溶液于稀盐酸溶液混合,回流条件下处理5h,得到预处理后碳纳米管;所述回流处理的时间为4h;
步骤三、过滤步骤二回流反应后体系,将截留物置于丙烯酸改性酚醛树脂乳液中,搅拌使混合均匀;所述搅拌的速度为400r/min,所述搅拌的时间为3h;
步骤四、向步骤三搅拌后体系中加入硅烷偶联剂和碳化硅,然后在震荡条件下加入氯化铁,得到混合体系;
步骤五、将步骤四所述混合体系与硬化剂混合后置于水热反应釜中,在40℃条件下进行硬化反应,得到碳纳米管改性涂料。
实施例3
本实施例的碳纳米管改性涂料,原料包括以下重量份的组分:碳纳米管18份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液52份;碳化硅26份;氯化铁8份;硅烷偶联剂0.8份;硬化剂1.2份。
所述方法包括以下步骤:
步骤一、超声震荡条件下,将碳纳米管分散到甲醇溶液中;所述超声震荡的时间为30min;
步骤二、将步骤一分散有碳纳米管的甲醇溶液于稀盐酸溶液混合,回流条件下处理12h,得到预处理后碳纳米管;所述回流处理的时间为10h;
步骤三、过滤步骤二回流反应后体系,将截留物置于丙烯酸改性酚醛树脂乳液中,搅拌使混合均匀;所述搅拌的速度为800r/min,所述搅拌的时间为6h;
步骤四、向步骤三搅拌后体系中加入硅烷偶联剂和碳化硅,然后在震荡条件下加入氯化铁,得到混合体系;
步骤五、将步骤四所述混合体系与硬化剂混合后置于水热反应釜中,在80℃条件下进行硬化反应,得到碳纳米管改性涂料。
实施例4
本实施例的碳纳米管改性涂料,原料包括以下重量份的组分:碳纳米管10份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液40份;碳化硅15份;氯化铁5份;硅烷偶联剂0.2份;硬化剂1份。
所述方法包括以下步骤:
步骤一、超声震荡条件下,将碳纳米管分散到甲醇溶液中;所述超声震荡的时间为30min;
步骤二、将步骤一分散有碳纳米管的甲醇溶液于稀盐酸溶液混合,回流条件下处理12h,得到预处理后碳纳米管;所述回流处理的时间为10h;
步骤三、过滤步骤二回流反应后体系,将截留物置于丙烯酸改性酚醛树脂乳液中,搅拌使混合均匀;所述搅拌的速度为800r/min,所述搅拌的时间为6h;
步骤四、向步骤三搅拌后体系中加入硅烷偶联剂和碳化硅,然后在震荡条件下加入氯化铁,得到混合体系;
步骤五、将步骤四所述混合体系与硬化剂混合后置于水热反应釜中,在50℃条件下进行硬化反应,得到碳纳米管改性涂料。
实施例5
本实施例的碳纳米管改性涂料,原料包括以下重量份的组分:碳纳米管20份;丙烯酸改性酚醛树脂乳液60份;碳化硅30份;氯化铁10份;硅烷偶联剂1份;硬化剂2份。
所述方法包括以下步骤:
步骤一、超声震荡条件下,将碳纳米管分散到甲醇溶液中;所述超声震荡的时间为30min;
步骤二、将步骤一分散有碳纳米管的甲醇溶液于稀盐酸溶液混合,回流条件下处理12h,得到预处理后碳纳米管;所述回流处理的时间为10h;
步骤三、过滤步骤二回流反应后体系,将截留物置于丙烯酸改性酚醛树脂乳液中,搅拌使混合均匀;所述搅拌的速度为800r/min,所述搅拌的时间为6h;
步骤四、向步骤三搅拌后体系中加入硅烷偶联剂和碳化硅,然后在震荡条件下加入氯化铁,得到混合体系;
步骤五、将步骤四所述混合体系与硬化剂混合后置于水热反应釜中,在80℃条件下进行硬化反应,得到碳纳米管改性涂料。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何限制,凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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