一种含有纳米钻石烯的涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种含有纳米钻石烯的涂层材料，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液90‑95%、聚苯酯4.9‑9.9%、改性纳米钻石烯0.1‑5%，同时提供其制备方法。本发明专利技术的涂层材料，纳米钻石烯为层状结构，具有强度高、耐磨性强的优点，可有效提高涂层的耐磨效率，降低摩擦系数，降低磨损量；纳米钻石烯散热系数高、导热率高，在使用过程中，提高涂层的散热效率，避免因涂层过热而导致涂层与基体脱落，延长涂层的使用寿命；纳米钻石烯无毒副作用，可用于手机屏等与人体直接接触的领域，使用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂层材料
，具体涉及一种含有纳米钻石烯的涂层材料及其制备方法。
技术介绍
摩擦是日常生活中常见的一种现象，例如：汽车是靠车轮与地面的摩擦而前行或因地面的摩擦而停止，摩擦有弊有利，世界上大约有1/3的能源因摩擦而被消耗，摩擦现象不仅会消耗掉大量的原材料，有的甚至给设备零件带来不可逆转的损害，这是因为在摩擦过程中，会产生大量热量，而这些热量如果不及时发散，会加剧摩擦部件的损坏速率，降低其工作效率，同时也缩短了设备的使用寿命。通常为减少设备的摩擦损耗，需要在零部件表面喷涂一层低摩擦系数的涂层，该涂层一般是由聚四氟乙烯(PTFE)构成的，聚四氟乙烯具有摩擦系数低、性能稳定、绝缘性强、热稳定性强等优点，在涂层材料中得到广泛应用，但其不足在于，机械性能差、硬度低、耐磨性差、散热率低、受热时容易变形膨胀，其最高的机械强度为25MPa，因此，也使其在涂层材料中受到限制。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种含有纳米钻石烯的涂层材料，同时提供其相应的制备方法是本专利技术的另一专利技术目的。基于上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种含有纳米钻石烯的涂层材料，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液90-95%、聚苯酯4.9-9.9%、改性纳米钻石烯0.1-5%。所述涂层材料还包括十二烷基硫酸钠和消泡剂7010，所述十二烷基硫酸钠的用量为聚四氟乙烯浓缩液与改性纳米钻石烯用量之和的0-2%，消泡剂7010的用量为聚四氟乙烯浓缩液与改性纳米钻石烯用量之和的0-0.2%。所述改性纳米钻石烯由纳米钻石烯依次经过活化处理和表面改性处理后制得，活化处理的具体步骤为：a超声波碱洗：将纳米钻石烯加入浓度为10%-15%的氢氧化钠溶液中，于45-55℃下超声碱洗并搅拌；超声的频率30-40KHz，搅拌的速度为25-35rpm，碱洗的时间为25-35min；b超声波清洗：将碱洗后的纳米钻石烯放入去离子水中超声清洗，超声频率为30-35KHz，同时以15-25rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为20-25min，反复清洗直至上层清液pH=7；c酸洗活化：于20-30℃下，将清洗过的纳米钻石烯放入浓酸混合液中酸洗活化，同时以10-15rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为10～15min，浓酸混合液由浓盐酸和浓硫酸按体积比为1:10混合而成；d超声波水洗：将酸洗活化后的纳米钻石烯放入去离子水中以30～35KHz的超声频率超声波水洗，并以15～25rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为10～15min，反复清洗直至上层清液pH=7；e烘干、冷却即可；表面改性处理的具体步骤为：a用冰醋酸调节乙醇水溶液的pH值至4-4.5，于搅拌条件下添加质量分数为3%的KH550硅烷偶联剂，搅拌转速为10-20rpm，搅拌时间为35-45min，得KH550硅烷偶联剂预水解液，所述乙醇水溶液中乙醇与水的质量比为9:1，质量分数为3%的KH550硅烷偶联剂与乙醇水溶液的用量比为1:1；b于55-65℃、搅拌转速为30-50rpm下，向质量分数为15%的纳米钻石烯悬浊液中滴加KH550硅烷偶联剂预水解液，然后搅拌25-35min，再超声分散5-15min，静置25-35min；KH550硅烷偶联剂预水解液的滴加量为纳米钻石烯的重量的5%；c真空抽滤、烘干、研磨得改性纳米钻石烯，烘干温度为100℃，烘干时间为24h。4、如权利要求3所述的含有纳米钻石烯的涂层材料，其特征在于，所述纳米钻石烯由粒度为50nm、100nm、200nm、250nm的纳米钻石烯组成，50nm、100nm、200nm、250nm的纳米钻石烯的用量比例为(1-2):(2-3):(3-4):(4-5)。所述聚四氟乙烯浓缩液的固体含量60%，25℃下运动粘度为6-15mm2/s，20℃下密度为1.5-1.55g/cm3；聚苯酯的平均粒度为20-30μm。所述的含有纳米钻石烯的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：于常温、搅拌转速为10-20rpm下，向聚四氟乙烯浓缩液中依次添加聚苯酯、改性纳米钻石烯，于45-55℃的水浴条件下，搅拌25-35min即得。向聚四氟乙烯浓缩液中添加改性纳米钻石烯后，再加入十二烷基硫酸钠后，于45-55℃的水浴条件下，搅拌25-35min后，添加消泡剂7010，搅拌均匀即可。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的涂层材料，纳米钻石烯为层状结构，具有强度高、耐磨性强的优点，可有效提高涂层的耐磨效率，降低摩擦系数，降低磨损量；纳米钻石烯散热系数高、导热率高，在使用过程中，提高涂层的散热效率，避免因涂层过热而导致涂层与基体脱落，延长涂层的使用寿命；纳米钻石烯无毒副作用，可用于手机屏等与人体直接接触的领域，使用范围广；2、制备方法简单、易操作。附图说明图1为改性纳米钻石烯的百分含量对基体摩擦系数的影响；图2为改性纳米钻石烯的百分含量对基体摩擦量的影响；图3为改性纳米钻石烯的百分含量对基体抗拉强度的摩擦系数的影响。具体实施方式实施例1一种含有纳米钻石烯的涂层材料，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液92.5%、聚苯酯5%、改性纳米钻石烯1.5%、十二烷基硫酸钠0.9%、消泡剂70100.1%。实施例2一种含有纳米钻石烯的涂层材料，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液91%、聚苯酯6.45%、改性纳米钻石烯1%、十二烷基硫酸钠1.4%、消泡剂70100.15%。实施例3一种含有纳米钻石烯的涂层材料，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液95%、聚苯酯4.9%、改性纳米钻石烯0.1%。实施例4一种含有纳米钻石烯的涂层材料，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液90%、聚苯酯7.65%、改性纳米钻石烯0.5%、十二烷基硫酸钠1.8%、消泡剂70100.05%。实施例1-4聚四氟乙烯浓缩液的固体含量60%，25℃下运动粘度为6-15mm2/s，20℃下密度为1.5-1.55g/cm3；聚苯酯的平均粒度为20-30μm。实施例1-4的所述改性纳米钻石烯由纳米钻石烯依次经过活化处理和表面改性处理后制得，所述纳米钻石烯由粒度为50nm、100nm、200nm、250nm的纳米钻石烯混合组成，50nm、100nm、200nm、250nm的纳米钻石烯的用量比例为(1-2):(2-3):(3-4):(4-5)，活化处理的具体步骤为：a超声波碱洗：将纳米钻石烯加入浓度为10%-15%的氢氧化钠溶液中，于45-55℃下超声碱洗并搅拌；超声的频率30-40KHz，搅拌的速度为25-35rpm，碱洗的时间为25-35min；b超声波清洗：将碱洗后的纳米钻石烯放入去离子水中超声清洗，超声频率为30-35KHz，同时以15-25rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为20-25min，反复清洗直至上层清液pH=7；c酸洗活化：于20-30℃下，将清洗过的纳米钻石烯放入浓酸混合液中酸洗活化，同时以10-15rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为10～15min，浓酸混合液由浓盐酸和浓硫酸按体积比为1:10混合而成；d超声波水洗：将酸洗活化后的纳米钻石烯放入去离子水中以30～35KHz的超声频率超声波水洗，并以15～25rpm的搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有纳米钻石烯的涂层材料，其特征在于，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液90‑95%、聚苯酯4.9‑9.9%、改性纳米钻石烯0.1‑5%。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米钻石烯的涂层材料，其特征在于，所述涂层材料包括以下重量百分比的组分：聚四氟乙烯浓缩液90-95%、聚苯酯4.9-9.9%、改性纳米钻石烯0.1-5%。2.如权利要求1所述的含有纳米钻石烯的涂层材料，其特征在于，所述涂层材料还包括十二烷基硫酸钠和消泡剂7010，所述十二烷基硫酸钠的用量为聚四氟乙烯浓缩液与改性纳米钻石烯用量之和的0-2%，消泡剂7010的用量为聚四氟乙烯浓缩液与改性纳米钻石烯用量之和的0-0.2%。3.如权利要求1或2所述的含有纳米钻石烯的涂层材料，其特征在于，所述改性纳米钻石烯由纳米钻石烯依次经过活化处理和表面改性处理后制得，活化处理的具体步骤为：a超声波碱洗：将纳米钻石烯加入浓度为10%-15%的氢氧化钠溶液中，于45-55℃下超声碱洗并搅拌；超声的频率30-40KHz，搅拌的速度为25-35rpm，碱洗的时间为25-35min；b超声波清洗：将碱洗后的纳米钻石烯放入去离子水中超声清洗，超声频率为30-35KHz，同时以15-25rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为20-25min，反复清洗直至上层清液pH=7；c酸洗活化：于20-30℃下，将清洗过的纳米钻石烯放入浓酸混合液中酸洗活化，同时以10-15rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为10～15min，浓酸混合液由浓盐酸和浓硫酸按体积比为1:10混合而成；d超声波水洗：将酸洗活化后的纳米钻石烯放入去离子水中以30～35KHz的超声频率超声波水洗，并以15～25rpm的搅拌速度搅拌，搅拌时间为10～15min，反复清洗直至上层清液pH=7；e烘干、冷却即可；表面改性处理的具体步骤为：a用冰醋酸调节乙醇水溶液的pH值至4-4.5，于搅拌条件下添加质量分数为3%的KH55...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭留希，赵清国，杨晋中，武艳强，刘永奇，邵静茹，李盟，尹维召，穆小娜，
申请(专利权)人：郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41