纳米氧化铈复合航空涂层及制备方法技术

本发明专利技术公开了纳米氧化铈复合航空涂层及制备方法，所述制备方法的步骤包括：将氟硅烷偶联剂和氧化铈纳米管粉体混合制备改性氧化铈纳米管粉体；将第一份氟碳树脂、所述改性氧化铈纳米管粉体和第一份稀释剂混合制备纳米氧化铈复合航空涂料；将第二份氟碳树脂和第二份稀释剂混合得到氟碳清漆，将所述氟碳清漆与异氰酸酯固化剂混合后喷涂在基材上；将不锈钢网平铺在所述基材的表面，待清漆干燥后揭去不锈钢网得到具有微柱阵列结构的氟碳清漆涂层；将纳米氧化铈复合航空涂料喷涂在所述的氟碳清漆涂层表面形成具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层。本发明专利技术的具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层具有优异的防冰性能和耐腐蚀性能。能和耐腐蚀性能。能和耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
纳米氧化铈复合航空涂层及制备方法


[0001]本专利技术涉及涂层领域，具体涉及纳米氧化铈复合航空涂层及制备方法。

技术介绍

[0002]基于超疏水机理制备的防冰航空涂层在低温高湿环境中和长期浸泡条件下往往表现出防冰效果不佳和耐蚀性较差的缺点。目前，提高超疏水涂层抗冰性及耐蚀性能的方法主要是通过构造微米级阵列图案，一方面进一步减小水与表面的接触面积，另一方面通过更强的气垫效应进一步提高隔热效率并阻止腐蚀介质渗透，但构造微米级阵列的方法往往需要特殊的设备和较高的成本。因此，有必要探索一种操作简单且适合大规模制备微米级阵列的方法，并结合超疏水复合涂层的优势制备一种具有微柱阵列的防冰防腐涂层，以满足航空航天需要。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法，采用如下技术方案：
[0004]第一步：改性氧化铈纳米管粉体的制备：
[0005]向pH为4至6的去离子水中加入氟硅烷偶联剂和氧化铈纳米管粉体混合，得第一混合物，对第一混合物按工艺依次进行搅拌、离心、洗涤和干燥的操作，得到改性氧化铈纳米管粉体；
[0006]第二步：纳米氧化铈复合航空涂料的制备：
[0007]将第一份氟碳树脂、第一份稀释剂和所述改性氧化铈纳米管粉体混合，得第二混合物，对第二混合物按工艺依次进行搅拌、分散和砂磨的操作，得到纳米氧化铈复合航空涂料；
[0008]第三步：具有微柱阵列结构的氟碳清漆涂层的制备：
[0009]将第二份氟碳树脂和第二份稀释剂混合搅拌，得氟碳清漆，将氟碳清漆与异氰酸酯固化剂混合，得第三混合物，将第三混合物喷涂在基材上；将不锈钢网平铺在喷涂有第三混合物的所述基材的表面，再将基材依次进行压实、干燥、冷却、去不锈钢网，得到具有微柱阵列结构的氟碳清漆涂层；
[0010]第四步：纳米氧化铈复合航空涂层的制备：
[0011]将纳米氧化铈复合航空涂料喷涂在具有微柱阵列结构的氟碳清漆表面，得到具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层。
[0012]作为本专利技术所述的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，按质量分数计，氟硅烷偶联剂为0.1至1％、氧化铈纳米管粉体为0.2至15％；按重量份数计，第一份氟碳树脂为4至50份、第一份稀释剂为40至90份、改性氧化铈纳米管粉体为1至20份，第二份氟碳树脂为25至80份、第二份稀释剂为10至55份。
[0013]作为本专利技术所述的一种纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，所述氟硅烷偶联剂为十六氟11
‑
十二烯
‑1‑
基三乙氧基硅烷，其化学结构式如
①
所示，所述第
一份氟碳树脂和所述第二份氟碳树脂均为三氟氯乙烯共聚物或乙烯
‑
四氟乙烯共聚物，所述第一份稀释剂和所述第二份稀释剂均为由二甲苯、乙酸丁酯和丁酮组成的混合溶液，
[0014][0015]作为本专利技术的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，第一步和第二步的搅拌速度均为300至1500rpm，第三步的搅拌速度为300至1600rpm。
[0016]作为本专利技术的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，第一步的搅拌时间为1至10h，第二步的搅拌时间为0.2至3h，砂磨时间为5至10min，第三步的搅拌时间为0.2至3h。
[0017]作为本专利技术的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，氟碳清漆与所述异氰酸酯固化剂混合的重量百分比的比例为10:1。
[0018]纳米氧化铈复合航空涂层作为本专利技术的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，所述不锈钢网的线径为10至100μm。
[0019]作为本专利技术的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法的一个优选方案，具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层的涂布率为50至500g/m2。
[0020]纳米氧化铈复合航空涂层，由上述制备方法制备而成。
[0021]本专利技术的设计思路：
[0022]目前制备超疏水涂层受到设备或工艺限制，大部分只能制备小面积试样，不能大面积应用，基于由不锈钢网的微米级结构和氧化铈纳米管材料的纳米级结构的复合涂层结构经过试验研究可以实现大面积涂装应用。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024](1)本专利技术的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法简单，且所述纳米氧化铈复合航空涂层具有微柱阵列结构；
[0025](2)根据本专利技术制备方法制得的具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层能有效提高超疏水涂层在低温、高湿环境下的抗冰性能和长期浸泡条件下的耐腐蚀性能；
[0026](3)具有微柱阵列结构的氟碳清漆涂层的制备方法及条件简单，可通过不锈钢网压印法在预固化的氟碳清漆表面制备微柱阵列结构；
[0027](4)利用氧化铈纳米管增加涂层的韧性和强度，增加了涂层对基材的保护作用，另外氧化铈纳米管可以散射紫外线，提高涂层的耐老化性能；
[0028](5)氟硅烷偶联剂为十六氟11
‑
十二烯
‑1‑
基三乙氧基硅烷，由于含有不饱和双键结构，增加了与异氰酸酯的反应活性，提高了涂层的交联密度，显著提高了氧化铈纳米管与树脂的内聚力，以及与基材的结合力。
附图说明
[0029]图1：实施例1至3及对比例1的水接触角及滚动角示意图；
[0030]图2：实施例1至3及对比例1的静态冻结延迟时间分布图。
具体实施方式
[0031]以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本专利技术的具体实施例1至3和对比例中的氟硅烷偶联剂均为十六氟11
‑
十二烯
‑1‑
基三乙氧基硅烷；实施例1至3中的第一份氟碳树脂和第二份氟碳树脂均为三氟氯乙烯共聚物或乙烯
‑
四氟乙烯共聚物、第一份稀释剂和第二份稀释剂均为由二甲苯、乙酸丁酯和丁酮组成的混合溶液，对比例中的氟碳树脂为三氟氯乙烯共聚物或乙烯
‑
四氟乙烯共聚物、稀释剂为由二甲苯、乙酸丁酯和丁酮组成的混合溶液。
[0033]实施例1
[0034]按照实施例1的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0035]第一步：改性氧化铈纳米管粉体的制备：
[0036]向经醋酸调节后的pH为4的去离子水中加入质量分数为0.1％的氟硅烷偶联剂和质量分数为0.2％的氧化铈纳米管粉体混合，得第一混合物，对第一混合物按工艺依次进行搅拌、离心、洗涤和干燥的操作，得到改性氧化铈纳米管粉体，其中，搅拌的温度为30℃、速度为300rpm、时间为1h；
[0037]第二步：纳米氧化铈复合航空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：第一步：改性氧化铈纳米管粉体的制备：向pH为4至6的去离子水中加入氟硅烷偶联剂和氧化铈纳米管粉体混合，得第一混合物，对所述第一混合物按工艺依次进行搅拌、离心、洗涤和干燥的操作，得到改性氧化铈纳米管粉体；第二步：纳米氧化铈复合航空涂料的制备：将第一份氟碳树脂、第一份稀释剂和所述改性氧化铈纳米管粉体混合，得第二混合物，对所述第二混合物按工艺依次进行搅拌、分散和砂磨的操作，得到纳米氧化铈复合航空涂料；第三步：具有微柱阵列结构的氟碳清漆涂层的制备：将第二份氟碳树脂和第二份稀释剂混合搅拌，得氟碳清漆，将所述氟碳清漆与异氰酸酯固化剂混合，得第三混合物，将所述第三混合物喷涂在基材上；将不锈钢网平铺在喷涂有所述第三混合物的所述基材的表面，再将所述基材依次进行压实、干燥、冷却、去不锈钢网，得到具有微柱阵列结构的氟碳清漆涂层；第四步：具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层的制备：将所述纳米氧化铈复合航空涂料喷涂在所述具有微柱阵列结构的氟碳清漆表面，得到具有微柱阵列结构的纳米氧化铈复合航空涂层。2.根据权利要求1所述的纳米氧化铈复合航空涂层的制备方法，其特征在于，按质量分数计，所述氟硅烷偶联剂为0.1至1％、所述氧化铈纳米管粉体为0.2至15％；按重量份数计，所述第一份氟碳树脂为4至50份、所述第一份稀释剂为40至90份、所述改性氧化铈纳米管粉体为1至20份，所述第二份氟碳树脂为25至80份、所述第二份稀释剂为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福春，
申请(专利权)人：广东腐蚀科学与技术创新研究院，
类型：发明
国别省市：