本發(fā)明涉及耐腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種耐腐蝕組合物及其在制備耐腐蝕涂層方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的電飯鍋內(nèi)膽涂層多是聚四氟乙烯(ptfe)，它易受到大米、肉等酸性物質(zhì)的腐蝕，受到腐蝕后涂層脫落，一旦攝入人體不能被分解，也不易排泄，長(zhǎng)期積累會(huì)對(duì)人體造成傷害。
聚醚醚酮(peek)是一種全芳香族半結(jié)晶型的熱塑性特種工程塑料，大分子鏈上含有柔性的醚鍵、剛性的苯環(huán)及可以提高分子間作用力的羰基，peek結(jié)構(gòu)規(guī)整，具有很強(qiáng)的耐磨性、耐熱性、自潤(rùn)滑性、高模量、高韌性、高強(qiáng)度、加工性好等優(yōu)異的綜合性能，還具有耐水解、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。所以廣泛應(yīng)用于制造烹飪用具、汽車零部件以及其他設(shè)備的耐腐蝕耐磨涂料。但是現(xiàn)有的聚醚醚酮涂料還存在涂層強(qiáng)度不足易脫落，以及涂層導(dǎo)熱性不夠的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種耐腐蝕組合物，該耐腐蝕組合物可以解決現(xiàn)有的聚醚醚酮耐腐蝕涂料存在的涂層強(qiáng)度不足和導(dǎo)熱性不夠的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種耐腐蝕組合物，其特征在于，該耐腐蝕組合物含有聚醚醚酮樹(shù)脂、氧化石墨烯、表面活性劑和水，其中，相對(duì)于100重量份的聚醚醚酮樹(shù)脂，氧化石墨烯的含量為0.5-10重量份，表面活性劑的含量為1-10重量份，水的含量為100-500重量份。
本發(fā)明還提供上述耐腐蝕組合物在制備耐腐蝕涂層方面的應(yīng)用。
通過(guò)上述技術(shù)方案，氧化石墨烯獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)使得聚醚醚酮樹(shù)脂粉末可以插入氧化石墨烯片層之間，從而可以使聚醚醚酮樹(shù)脂粉末在水溶液中分散均勻并且可以提高由耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層的強(qiáng)度和附著力。同時(shí)氧化石墨烯的高導(dǎo)熱率可以使耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層導(dǎo)熱率大幅度提高。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種耐腐蝕組合物，其特征在于，該耐腐蝕組合物含有聚醚醚酮樹(shù)脂、氧化石墨烯、表面活性劑和水，其中，相對(duì)于100重量份的聚醚醚酮樹(shù)脂，氧化石墨烯的含量為0.5-10重量份，表面活性劑的含量為1-10重量份，水的含量為100-500重量份。通過(guò)引入氧化石墨烯獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)，使得聚醚醚酮樹(shù)脂粉末可以插入氧化石墨烯片層之間，從而可以使聚醚醚酮樹(shù)脂粉末在水溶液中分散均勻并且可以提高由耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層的強(qiáng)度和耐熱性，且涂層耐用不易脫落。
在根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，上述聚醚醚酮樹(shù)脂的聚集狀態(tài)沒(méi)有特別的要求，只要滿足可以使耐腐蝕組合物中的組分分散均勻即可。為了進(jìn)一步使聚醚醚酮樹(shù)脂分散均勻，并得到穩(wěn)定均勻的分散體，聚醚醚酮樹(shù)脂優(yōu)選為粉末狀，聚醚醚酮樹(shù)脂粉末的粒徑優(yōu)選為30-80μm。
在根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，聚醚醚酮樹(shù)脂的熔融指數(shù)優(yōu)選為80-120g/min。熔融指數(shù)在上述范圍內(nèi)的聚醚醚酮樹(shù)脂具有適宜的分子量和加工性能，易于制備出粒徑范圍適宜的聚醚醚酮粉末，從而使耐腐蝕組合物分 散均勻。
在根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，氧化石墨烯的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，可以為單一原子層或多層的氧化石墨烯。經(jīng)過(guò)氧化處理后，氧化石墨烯仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán)，如羥基、環(huán)氧基、羰基等，此類基團(tuán)的存在使得片層帶有負(fù)電荷，為聚合物和無(wú)機(jī)納米粒子的負(fù)載提供了空間。優(yōu)選情況下，根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，氧化石墨烯可以為1-5層的氧化石墨烯微片，氧化石墨烯微片的直徑可以為30-80μm，厚度可以為0.5-6nm。上述結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯可以使聚醚醚酮樹(shù)脂在耐腐蝕組合物中分散得更加均勻，有利于提高由耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層的強(qiáng)度。氧化石墨烯可以為粉末狀或溶液狀的市售產(chǎn)品，例如為購(gòu)自蘇州恒球石墨烯科技有限公司的氧化石墨烯水溶液。
在根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，表面活性劑的種類沒(méi)有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的表面活性劑，為了使各組分分散均勻并可以穩(wěn)定儲(chǔ)存，表面活性劑優(yōu)選為非離子表面活性劑，具體地，上述非離子表面活性劑優(yōu)選為選自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇辛基苯基醚中的一種或幾種。上述種類的非離子表面活性劑在水中不發(fā)生電離，穩(wěn)定性高，其分子具有兩親結(jié)構(gòu)，其中的親水基團(tuán)可以以氫鍵與氧化石墨烯的含氧基團(tuán)的氧原子連結(jié)，疏水基團(tuán)可以吸附在聚醚醚酮或其他無(wú)機(jī)粒子上，從而形成均一穩(wěn)定不易團(tuán)聚的分散液，有助于提高耐腐蝕組合物的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明，耐腐蝕組合物中還可以還有改性劑粉末以提高耐腐蝕組合物的穩(wěn)定性以及由耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層的強(qiáng)度、耐腐蝕性及導(dǎo)熱性能，其中改性劑粉末的含量可以在很大范圍內(nèi)變化，優(yōu)選情況下，相對(duì)于100重量份的聚醚醚酮樹(shù)脂，改性劑粉末的含量可以為0.1-3.5重量份。
在根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，改性劑粉末的粒徑可以在很大范圍內(nèi)變化，優(yōu)選情況下，改性劑粉末的粒徑為5-25μm。上述粒徑范圍的改性劑粉末可以與耐腐蝕組合物中的其他組分分散均勻，提高耐腐蝕組合物的貯存穩(wěn)定性，并提高由耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層的質(zhì)量。
在根據(jù)本發(fā)明的耐腐蝕組合物中，改性劑粉末的種類沒(méi)有特別的要求，只要滿足改性劑粉末可以與耐腐蝕組合物的其他組分分散均勻即可，例如改性劑粉末可以為選自石墨、金剛石和碳化硅中的一種或幾種。
作為本發(fā)明優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，改性劑粉末可以為石墨，更優(yōu)選地可以為天然鱗片石墨，石墨粉的單片層結(jié)構(gòu)有助于提高耐腐蝕組合物的分散穩(wěn)定性，并且能夠提高由耐腐蝕組合物制得的涂層的耐腐蝕性能。
根據(jù)本發(fā)明，上述耐腐蝕組合物的制備方法沒(méi)有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如可以為：將聚醚醚酮樹(shù)脂粉末、氧化石墨烯水溶液和表面活性劑在水中分散均勻后加入改性劑粉末分散均勻，其中分散步驟優(yōu)選利用超聲分散方式以得到均勻穩(wěn)定的耐腐蝕組合物。
本發(fā)明還提供上述耐腐蝕組合物在制備耐腐蝕涂層方面的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明，上述耐腐蝕組合物可以用于制備耐腐蝕涂層，其制備方法沒(méi)有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如靜電噴涂。上述耐腐蝕組合物適用的基底材料也沒(méi)有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如金屬，具體地，可以為電飯鍋內(nèi)膽、化工設(shè)備和管道等。
以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不因此而受到任何限制。在本發(fā)明的下述實(shí)施例中，聚醚醚酮樹(shù)脂為吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司，牌號(hào)為550upf；氧化石墨烯購(gòu)自蘇州恒球石墨烯科技有限公司；碳化硅微粉和金剛石微粉購(gòu)自上海上磨磨具磨料有限公司；天然鱗片石墨粉購(gòu)自青島萊西膠體石墨廠，牌號(hào)t-299；其余試劑均為市售產(chǎn)品。
聚醚醚酮樹(shù)脂的熔融指數(shù)采用上海發(fā)瑞儀器科技有限公司的fr-1811d 熔體流動(dòng)速率儀測(cè)定，測(cè)試條件是測(cè)試溫度為400℃，載荷5千克。
實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指數(shù)120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-8層的氧化石墨烯微片，直徑30-80μm，層厚0.5-10nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均勻，在40khz，功率為50w下超聲1小時(shí)，即得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c1。
實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指數(shù)120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-8層的氧化石墨烯微片，直徑30-80μm，層厚0.5-10nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均勻，在40khz，功率為50w下超聲0.5小時(shí)，再加入5.5重量份碳化硅微粉(粒徑5-10μm)在上述相同條件下超聲2小時(shí)，即得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c2。
實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指數(shù)120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-5層的氧化石墨烯微片，直徑30-80μm，層厚0.5-6nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均勻，在40khz，功率為50w下超聲0.5小時(shí)，再加入3.5重量份碳化硅微粉(粒徑5-10μm)在上述相同條件下超聲2小時(shí)，即得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c3。
實(shí)施例4
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指數(shù)80g/min)，10重量份的氧化石墨烯(1-5層的氧化石墨烯微片，直徑30-80μm，層厚0.5-6nm)，10重量份的壬基酚聚氧乙烯醚在500重量份水中混合均勻，在40khz，功率為50w下超聲0.5小時(shí)，再加入0.05重量份金剛石微粉(粒徑10-25μm)和0.05重量份天然鱗片石墨粉(粒徑5-10μm)在上述相同條件下超聲2小時(shí)，即得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c4。
實(shí)施例5
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指數(shù)110g/min)，2.5重量份的氧化石墨烯(1-5層的氧化石墨烯微片，直徑30-80μm，層厚0.5-6nm)，4.4重量份的月桂醇聚氧乙烯醚在350重量份水中混合均勻，在40khz，功率為50w下超聲0.5小時(shí)，再加入6重量份天然鱗片石墨粉(粒徑5-10μm)在上述相同條件下超聲2小時(shí)，即得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c5。
實(shí)施例6
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
取100重量份的聚醚醚酮粉末(熔融指數(shù)120g/min)，0.5重量份的氧化石墨烯(1-8層的氧化石墨烯微片，直徑30-80μm，層厚0.5-10nm)，1重量份的辛基酚聚氧乙烯醚在100重量份水中混合均勻，在40khz，功率為50w下超聲1小時(shí)，再加入2.3重量份天然鱗片石墨粉(粒徑5-10μm)在上述相同條件下超聲2小時(shí)，即得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c6。
實(shí)施例7
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的耐腐蝕組合物及其制備方法。
采用與實(shí)施例1相同的原料和制備方法，所不同的是，聚醚米桶粉末的粒徑為100μm，制備得到本實(shí)施例的耐腐蝕組合物c7。
對(duì)比例
本對(duì)比例用于說(shuō)明與本發(fā)明不同的耐腐蝕組合物及其制備方法。
采用與實(shí)施例1相同的制備方法制備耐腐蝕組合物，所不同的是，不加入氧化石墨烯，得到耐腐蝕組合物d1
測(cè)試實(shí)施例
鋼板表面用噴砂機(jī)處理后用乙醇和丙酮清洗，晾干后得到噴砂鋼板；噴砂沙粒粒徑為50μm；分別將上述實(shí)施例1-7和對(duì)比例中的耐腐蝕組合物c1-c7和d1分別采用靜電噴涂技術(shù)噴涂在噴砂鋼板上，于420℃保溫30分鐘后于室溫冷卻，得到耐腐蝕材料制備的耐腐蝕涂層l1-l8，平均涂膜厚度為50μm。靜電噴涂工藝條件為靜電高壓100kv，靜電電流20μa，供粉氣壓0.6mpa，二次進(jìn)風(fēng)氣壓0.45mpa，流化氣壓0.10mpa，鋼板距噴槍口400mm。分別測(cè)試耐腐蝕涂層l1-l8的導(dǎo)熱性能、耐腐蝕性能、附著力和耐沖擊強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
(1)導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試方法：
采用fydp-4型導(dǎo)熱率測(cè)定儀，按gb/t10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定》。標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)上述耐腐蝕涂層l1-l8的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。
(2)耐酸堿性：
按照gb/t9274《色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)上述耐腐 蝕涂層l1-l8的耐酸性進(jìn)行測(cè)定。浸泡法，將耐腐蝕涂層l1-l8分別浸泡在室溫30℃下的酸、堿溶液中，各浸泡24小時(shí)，容器加蓋，結(jié)束后迅速用水清理耐腐蝕涂層l1-l8，并觀察材料表面發(fā)生的現(xiàn)象。酸溶液和堿溶液分別為濃度是10重量％的硫酸水溶液和10重量％的氫氧化鈉水溶液，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
(3)附著力：
按照gb/t5210-2006《色漆和清漆拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)耐腐蝕涂層l1-l8的附著力進(jìn)行測(cè)定，其中，測(cè)試過(guò)程中應(yīng)力以0.5mpa/s的速率逐漸增至12mpa。所得結(jié)果如表1所示。
(4)耐沖擊強(qiáng)度：
沖擊強(qiáng)度按gb1732-1993《漆膜耐沖擊測(cè)定法》標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)耐腐蝕涂層l1-l8的耐沖擊強(qiáng)度測(cè)試
表1
注：表1中，附著力的測(cè)試過(guò)程中，a/b表示耐腐蝕涂層與底材界面之間的破壞，如，20％a/b表示耐腐蝕涂層與底材界面之間20％遭到破壞；b表示耐腐蝕涂層內(nèi)的破壞，如，90％b表示耐腐蝕涂層中90％遭到破壞。
由表1中數(shù)據(jù)可以看出，與不加入氧化石墨烯的聚醚醚酮耐腐蝕涂層d1相比，本發(fā)明通過(guò)引入氧化石墨烯獨(dú)特的片層結(jié)構(gòu)，使得聚醚醚酮樹(shù)脂粉末可以插入氧化石墨烯片層之間，從而可以使聚醚醚酮樹(shù)脂粉末在水溶液中分散均勻并且由本發(fā)明的耐腐蝕組合物制備的耐腐蝕涂層具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和耐酸堿腐蝕性能，耐腐蝕涂層的附著力和耐沖擊強(qiáng)度也明顯提高。從實(shí)施例1-3的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的耐腐蝕組合物中含有改性劑，且相對(duì)于100重量份聚醚醚酮樹(shù)脂，改性劑的含量為0.1-3.5重量份的情況下，耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層具有更優(yōu)異的耐沖擊強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能；從實(shí)施例1與實(shí)施例6的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的改性劑為天然鱗片石墨的情況下，耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層強(qiáng)度更高，且導(dǎo)熱性能更好；從實(shí)施例1與實(shí)施例7的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的聚醚醚酮粉末的粒徑為30-60μm的情況下，耐腐蝕組合物制得的耐腐蝕涂層具有更優(yōu)異的耐沖擊強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。