MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料及其制备方法和施工工艺技术

MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料及其制备方法和施工工艺，涉及防腐涂料领域；包括以下步骤：S1，取MXene纳米片，加入硅烷偶联剂进行改性，得到功能化MXene纳米片；S2，将所述功能化MXene纳米片和氨基化碳纳米管分散在去离子水中，超声至分散均匀，得到A

【技术实现步骤摘要】
MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料及其制备方法和施工工艺


[0001]本专利技术属于防腐涂料领域，具体涉及MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料及其制备方法和施工工艺。

技术介绍

[0002]金属腐蚀是工业生产中的主要危害，对人体健康也有潜在的威胁，因此，必须采用一定的技术或方法来防止或延缓腐蚀的发生；阴极保护、缓蚀剂保护、涂层保护等方法在金属防腐领域有广泛的应用；其中，有机涂料因其高效、简单、能覆盖复杂表面而成为研究热点。
[0003]水性聚氨酯(WPU)涂料因无毒、安全、不燃、成本低等优点具有广阔的市场前景；但是水性聚氨酯的防腐性能偏低，无法满足对金属防腐的要求。新型二维材料MXene由于材料表面有羟基或末端氧可以作为纳米填料与水性聚氨酯复合，通过物理屏蔽作用，提高WPU的防腐性能。但是MXene容易发生团聚现象，且与WPU的相容性较差，这将严重降低防腐涂料的力学性能和抗腐蚀性能。
[0004]一维碳纳米材料碳纳米管(CNT)因其独特的结构，在防腐涂料领域展现出巨大潜力。碳纳米管稳定的sp2杂化结构使其能在金属与活性介质间形成物理阻隔层，防止扩散渗透，此外，碳纳米管作为填料，还能进一步增强防腐材料基体的韧性、附着力和力学性能。但是，原始的MXene和CNT表面均带有负电荷，MXene和CNT的随机物理混合也不能有效地防止纳米填料的团聚和堆叠，且二者之间的相互作用力太弱。MXene和CNT的团聚不仅容易在涂料中造成孔洞，而且给水分子、氯离子等腐蚀因子提供了进入涂层的通道，加速了基底腐蚀，使涂料防腐性能降低。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，MXene纳米片能与WPU基质有良好的相容性和较强的界面相互作用，使涂料的MXene和碳纳米管均匀分散于WPU基质中，具有优异的抗腐蚀性能和力学性能。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料，由上述MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法制得，具有优异的抗腐蚀性能和力学性能。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料施工工艺，使MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料涂覆于金属表面，达到保护金属，抗腐蚀的效果。
[0008]本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：
[0009]提供一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1，取MXene纳米片，加入硅烷偶联剂进行改性，得到功能化MXene纳米片；
[0011]S2，将所述功能化MXene纳米片和氨基化碳纳米管分散在去离子水中，超声至分散均匀，得到A
‑
MXene/AMCNT分散液；
[0012]S3，将所述A
‑
MXene/AMCNT分散液加入水性聚氨酯中，搅拌均匀，即得MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料。
[0013]进一步地，所述MXene纳米片为以钛碳化铝为原料，采用氢氟酸刻蚀法制备而成。
[0014]进一步地，所述MXene纳米片的具体制备操作为：
[0015]1)取氢氟酸，搅拌下加入钛碳化铝，搅拌12～24h，得到MXene悬浮液；
[0016]2)取MXene悬浮液分别用水和乙醇洗涤至溶液呈中性，45℃下真空干燥12～24h，得到MXene纳米片。
[0017]进一步地，步骤S1的具体操作为：在氮气保护下，将硅烷偶联剂分散在乙醇溶液中，搅拌至溶解后，加入到MXene水溶液中，超声并搅拌均匀后，加入盐酸调节pH值为4～5，然后在30～50℃下反应8～12h，冷却至室温，离心，洗涤，得到功能化MXene纳米片。
[0018]进一步地，步骤S1中，所述MXene纳米片和硅烷偶联剂的质量比为1:1～5，所述硅烷偶联剂为3
‑
(2
‑
氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷。
[0019]进一步地，步骤S2中，功能化MXene纳米片和氨基化碳纳米管的质量比为1:0.2～5；超声时间为0.5～2h。
[0020]进一步地，所述氨基化碳纳米管的壁数为1～3层，纯度>95wt.％，外径1～2nm，长度为5～30μm。
[0021]进一步地，步骤S3中，所述水性聚氨酯的固含量为36
‑
38％，将所述A
‑
MXene/AMCNT分散液加入到水性聚氨酯后，使水性聚氨酯的固含量降低至18％～22％，A
‑
MXene/AMCNT复合填料占水性聚氨酯的重量百分数为0.1
‑
0.3wt％。
[0022]本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：
[0023]一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料，由所述的MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法制备而成。
[0024]本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：
[0025]一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的施工工艺，将所述的MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料涂覆于金属表面，115～125℃下加热，形成MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂层。
[0026]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术的一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，通过硅烷偶联剂对MXene纳米片制成功能化的MXene纳米片(A
‑
MXene)，A
‑
MXene能与WPU基质有良好的相容性和较强的界面相互作用，同时还引入带有负电的一维材料氨基化碳纳米管(AMCNT)可以作为间隔层，有效地分散A
‑
MXene，AMCNT能与带有正电荷的A
‑
MXene发生电荷吸引，带有相反电荷的A
‑
MXene和AMCNT的相互作用可以有效阻止MXene纳米片的自身团聚现象，因此带有相反电荷的A
‑
MXene/AMCNT复合填料可以形成良好的分散体系，使其能发挥最大的屏蔽作用，能有效防止扩散渗透的进行，防止水分子、氧气、氯离子等腐蚀因子的渗入，获得力学性能和防腐性能更好的WPU涂料。
[0028]本专利技术的一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料，MXene和碳纳米管均匀
分散于水性聚氨酯中，具有优异的抗腐蚀性能和力学性能。
[0029]本专利技术的一种MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料施工工艺，使MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料涂覆于金属表面，达到保护金属，抗腐蚀的效果。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1中防腐涂层的电容与浸泡时间的关系曲线图。
[0031]图2为本专利技术实施例1中防腐涂层的电阻与浸泡时间的关系曲线图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，取MXene纳米片，加入硅烷偶联剂进行改性，得到功能化MXene纳米片；S2，将所述功能化MXene纳米片和氨基化碳纳米管分散在去离子水中，超声至分散均匀，得到A
‑
MXene/AMCNT分散液；S3，将所述A
‑
MXene/AMCNT分散液加入水性聚氨酯中，搅拌均匀，即得MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料。2.如权利要求1所述的MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述MXene纳米片为以钛碳化铝为原料，采用氢氟酸刻蚀法制备而成。3.如权利要求2所述的MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于，所述MXene纳米片的具体制备操作为：1)取氢氟酸，搅拌下加入钛碳化铝，搅拌12～24h，得到MXene悬浮液；2)取MXene悬浮液分别用水和乙醇洗涤至溶液呈中性，45℃下真空干燥12～24h，得到MXene纳米片。4.如权利要求1所述的MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤S1的具体操作为：在氮气保护下，将硅烷偶联剂分散在乙醇溶液中，搅拌至溶解后，加入到MXene水溶液中，超声并搅拌均匀后，加入盐酸调节pH值为4～5，然后在30～50℃下反应8～12h，冷却至室温，离心，洗涤，得到功能化MXene纳米片。5.如权利要求1或4所述的MXene和碳纳米管协同改性聚氨酯防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述MXene纳米片和硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉周，马杨豹，杜琳琳，常文静，刘妍，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：