后加入濃硫酸和濃硝酸體積比為3:1的混酸，超聲振蕩lh后移入三口燒瓶中，40°C，200r/min攪拌12h，接著用去離子水稀釋，抽濾，用0.lmol/L氫氧化鈉溶液洗至中性，80°C烘干，得酸化多壁碳納米管;其中多壁碳納米管與混酸的重量比為1: 10;濃硫酸的濃度為98%，濃硝酸濃度為95% ;
[0048](2)改性的MWCNTs的制備
[0049]稱取酸化后的多壁碳納米管于燒杯中，然后加入無水乙醇/水混合溶液，超聲分散30min，再加入KH560，超聲分散20min后移入三口燒瓶中，在80°C下攪拌lh，過濾、烘干，得改性的MWCNTs ;其中無水乙醇/水混合溶液中無水乙醇與去離子水的體積比為6:1; KH560占MWCNTs重量的2% ;MWCNTs與無水乙醇/水混合溶液的重量比為1:10；
[0050](3)MWCNTs/epoxy 的制備
[0051 ]將改性的MWCNTs與環(huán)氧樹脂混合，快速攪拌制備MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層，其中改性的MWCNTs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。
[0052]實(shí)驗(yàn)例Fe203-MWCNTs/印oxy復(fù)合涂層性能測試
[0053]分別將Fe203-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy 以及純環(huán)氧樹脂(epoxy)涂層采用El S測試涂層的電化學(xué)阻抗性能，通過沖擊試驗(yàn)、熱失重試驗(yàn)測定復(fù)合涂層的抗沖擊以及熱穩(wěn)定性能，用掃描電鏡(SEM)觀察Fe203-MWCNTS以及MWCNTs在涂層中的分散性能。
[0054](1)復(fù)合涂層EIS分析
[0055]將Fe203-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy、epoxy在濃度為3.5 % 的NaCl溶液中浸泡2h、48h、64h后的阻抗譜圖，結(jié)果分別見圖1、圖2和圖3。由圖1和圖2可知，F(xiàn)e203-MWCNTs/epoxy的阻抗半徑大于MWCNT s/epoxy以及純的epoxy，從而說明在浸泡2h時Fe203_MWCNT s/epoxy復(fù)合涂層的阻抗最大;在浸泡48h后，純的epoxy的樣品已經(jīng)出現(xiàn)了兩個時間常數(shù)，阻抗也大大減小，F(xiàn)e203-MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的阻抗在浸泡2h、48h的阻抗均遠(yuǎn)大于MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層。由圖3可知，MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層開始出現(xiàn)兩個時間常數(shù)，而Fe203_MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層未出現(xiàn)此現(xiàn)象，說明Fe203_MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層仍能較好的保護(hù)金屬基體。根據(jù)能譜分析(圖4和圖5)可知，純的epoxy腐蝕64h后，F(xiàn)e、0的含量增加，說明生成了氧化鐵的腐蝕產(chǎn)物，同時純的epoxy的阻抗反而有所增加，這可能是由于生成的氧化鐵的腐蝕產(chǎn)物，阻擋了腐蝕介質(zhì)的滲透。
[0056]浸泡96h后，涂層阻抗譜圖如圖6，由圖6可知，此時Fe203-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy的阻抗都有所減小，而純的epoxy小于500 Ω.cm2，已經(jīng)基本失效，這是由于生成的氧化鐵保護(hù)膜不穩(wěn)定，脫落后阻抗大幅度減小。
[0057]綜上所述，在各個階段，F(xiàn)e203_MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的阻抗均最大，由此可知，F(xiàn)e203_MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的抗?jié)B透性能及耐腐蝕性能最佳。
[0058](2)抗沖擊試驗(yàn)
[0059]用lkg的沖擊頭，在50cm的高度作自由落體運(yùn)動，沖擊復(fù)合涂層表面。epoxy的沖擊面積最大(15\20111111)，？6203-麗0抑8/^?(?7復(fù)合涂層的沖擊面最小(12\12111111),MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的沖擊面為13X 17mm，說明Fe203_MWCNTs雜化材料的加入能夠有效地增加復(fù)合涂層的抗沖擊性能。
[0060](3)熱穩(wěn)定性分析
[0061 ]圖 7 為Fe203-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy、epoxy 的熱失重圖譜。由圖可知，在 400°C之前，由于多壁碳納米管具有一定的活性，使得MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的熱失重稍大于純的epoxy，超過400°C以后，F(xiàn)e203_MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層最先出現(xiàn)最大分解溫度，這可能是由于氧化鐵具有一定的催化性能，500°C以后Fe203_MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的熱失重遠(yuǎn)小于epoxy以及MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層，說明Fe203_MWCNTs能夠有效地提高復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性。
[0062](4)SEM 分析
[0063]圖8-10 分別為 Fe203-MWCNTs/epoxy、MffCNTs/epoxy、epoxy斷面放大10000倍的SEM圖；圖11-12分別為Fe203-MffCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層斷面放大30000倍的SEM圖；圖 13-15分別為Fe203-MffCNTs/epoxy、MffCNTs/epoxy、epoxy斷面放大50000倍的SEM圖。從圖中可知，MWCNTs、Fe203-MWCNTs雜化材料都能較好的分散于環(huán)氧樹脂中，但從斷面形貌可知，F(xiàn)e203-MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層的斷面較粗糙呈臺階狀，說明其有較好的柔韌性，同時這種臺階狀結(jié)構(gòu)能有效地阻止腐蝕介質(zhì)的滲透，從而增加其抗腐蝕性能。
[0064]本發(fā)明通過制備Fe203包覆MWCNTs(Fe203-MWCNTs)的雜化材料，成功的用硅烷偶聯(lián)劑 KH560 對 Fe203-MWCNTs 及 MWCNTs 進(jìn)行了有機(jī)改性，并制備 Fe203-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy復(fù)合環(huán)氧涂層以及純環(huán)氧涂層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Fe203-MWCNTs在環(huán)氧樹脂中具有良好的分散性能，F(xiàn)e203-MWCNTS復(fù)合涂層對腐蝕介質(zhì)具有較好的抗?jié)B透性能，有效的提高了復(fù)合涂層的阻抗性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Fe203改性多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)酸化多壁碳納米管的制備 將多壁碳納米管與濃硫酸和濃硝酸體積比為3:1的混酸混合，超聲振蕩lh，然后40°C，200r/min攪拌12h，接著用去離子水稀釋，抽濾，用0.lmol/L氫氧化鈉溶液洗至中性，80°C烘干，得酸化多壁碳納米管;其中濃硫酸的濃度為98%，濃硝酸濃度為95% ; (2 )Fe203-MWCNTs雜化材料的制備 將酸化后的多壁碳納米管和去離子水混合，超聲分散15min后在40°C反應(yīng)30min，然后添加氯化鐵混勻，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為9.2，在80°C反應(yīng)4h，將所得溶液靜置12h，過濾、烘干得到Fe(OH)3-MWCNTs雜化粒子，然后將其置于500°C下煅燒2h，得到Fe203-MWCNTs雜化材料； (3)改性Fe203-MWCNTs的制備 將Fe203-MWCNTS雜化材料和無水乙醇/去離子水混合溶液混合，超聲分散30min，再加入KH560，超聲分散20min，然后在80°C下攪拌lh，過濾、烘干，得改性的Fe203-MWCNTs ； (4)Fe203-MWCNTs/epoxy復(fù)合材料的制備 將改性的Fe203-MWCNTs與環(huán)氧樹脂混合，攪拌混勻制得Fe203-MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層，其中改性的Fe203-MWCNTs的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe203改性多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中多壁碳納米管與混酸的重量比為1: 10。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe203改性多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中與去離子水混合超聲分散15min后酸化多壁碳納米管濃度為5%，氯化鐵與酸化后的多壁碳納米管的重量比為2:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Fe203改性多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中無水乙醇/去離子水混合溶液中去離子水與無水乙醇的體積比為1:6;Fe203-MWCNTs雜化材料與無水乙醇/去離子水混合溶液的重量比為1:20;KH560占Fe203-MWCNTs雜化材料重量的2% ;攪拌速度為200r/min。5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法制備的Fe203改性多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Fe2O3改性多壁碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其制備方法包括以下步驟：(1)酸化多壁碳納米管的制備；(2)Fe2O3-MWCNTs雜化材料的制備；(3)將Fe2O3-MWCNTs雜化材料和無水乙醇/去離子水混合溶液混合，超聲分散30min，再加入KH560，超聲分散20min，然后在80℃下攪拌1h，過濾、烘干，得改性的Fe2O3-MWCNTs；(4)將改性的Fe2O3-MWCNTs與環(huán)氧樹脂混合，攪拌混勻制得Fe2O3-MWCNTs/epoxy復(fù)合涂層。本發(fā)明制備過程簡單，制得的復(fù)合涂層分散性、防腐性及機(jī)械性能好。
【IPC分類】C08L63/00, C09D163/00, C08K3/22, C09D5/08, C09D7/12, C08K9/06, C08K7/24, C08K9/02
【公開號】CN105462176
【申請?zhí)枴緾N201511000757
【發(fā)明人】何毅, 陳春林, 施太和, 鐘菲, 范毅, 郭睿, 何 澤, 楊強(qiáng)斌
【申請人】成都石大力盾科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月25日