一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，首先得到表面生长MAO涂层的镁合金；再将酚酞PP和CCNT

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于化工材料和金属防腐
，具体涉及一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]镁合金具有低密度、高比强度、优异铸造性能等优点，在航空航天、汽车、通信和便携式微电子等领域引起了广泛的关注。但是，镁合金的耐腐蚀性差仍然是一个挑战，这极大地阻碍了镁合金的大规模应用。众所周知，合金暴露在腐蚀环境中会引起电化学驱动腐蚀。因此，发现并及时修复早期腐蚀是非常有必要的。保护涂层被认为是防止具有高化学反应活性的镁合金腐蚀的有效方法。在众多保护涂层中，微弧氧化(MAO)涂层具有比传统化学转化涂层更好的结合力、耐磨性和耐腐蚀性，是提高镁合金性能的最有效途径之一。遗憾的是，MAO涂层中的微孔和微裂纹为腐蚀物质的渗透提供了可行的通道，从而降低了对镁合金的实际增强效果。
[0003]离子液体(Ionic liquids，ILs)又称离子性液体，是由有机阳离子和无机(或有机)阴离子组成的一类化合物，在室温或室温附近下呈液态。通常情况下，离子液体具有低熔点、高极性、低毒性、良好的化学稳定性以及较小的环境和生物危害性等特点，已成为一种绿色、环境友好型缓蚀剂，已广泛应用于金属的腐蚀防护中。
[0004]碳纳米管(Carbon nanotubes，CNTs)是碳原子通过sp2杂化形成的六边形环网拓扑结构，具有密度小、比表面积大、力学性能好、电磁性能好等优点，已成为极具应用前景的低维纳米材料之一。考虑到CNTs在涂层中的交织网络结构，复合材料可以减小涂层的间隙大小，增加涂层的紧实度，防止腐蚀性介质的渗透。此外，CNTs形成的复合材料的高电位能促进金属钝化，形成保护层，因此，CNTs可应用于轻合金的涂层，增强涂层的防腐功能。
[0005]目前，所开发的保护涂层一般只具有防腐功能，只有极少数涂层兼具自愈合、自报告等其他功能。总的来说，性能优异、功能多样的智能防腐涂层还极为匮乏。因此，在微弧氧化涂层中加入特殊材料(比如，离子液体接枝的羧基化碳纳米管)以提升镁合金的整体性能，赋予镁合金其他新的功能，势必是未来智能防腐涂层发展的重要方向之一。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对如何提高镁合金腐蚀防护功能的技术问题，本专利技术提供了一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法及应用。
[0007]本专利技术首要目的在于提供一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层，该智能防腐涂层也称MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]智能防腐涂层。
[0008]本专利技术另一目的在于提供一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，该智能防腐涂层的制备方法也称MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]智能防腐涂层的制备方法，该方法制得的智能防腐涂层不仅能够极大地提高镁合金的耐蚀性，同时还
兼具自修复、自报告等新功能。
[0009]本专利技术再一目的在于提供一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的应用，该应用也称MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]智能防腐涂层的应用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，其包括如下步骤：
[0012]1)在镁合金表面制备MAO涂层；
[0013]2)制备MAO/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层或MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层：
[0014]将表面含MAO涂层的镁合金放入抽滤瓶中，使用循环水真空泵真空处理15
‑
40min，然后加入90
‑
110mg/L含CCNT
‑
[MimAE][APA]缓蚀剂的无水乙醇溶液，继续真空处理45
‑
90min后，在30
‑
50℃下加热3
‑
5h，取出、干燥，制得MAO/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层。
[0015]具体的，所述CCNT
‑
[MimAE][APA]缓蚀剂通过简单的酰胺反应将羧基化碳纳米管CCNT和离子液体[MimAE]Cl发生接枝反应，生成CCNT
‑
[MimAE]Cl；再通过β
‑
丙氨酸和CCNT
‑
[MimAE]Cl的离子交换反应，制得CCNT
‑
[MimAE][APA]；具体制备步骤如下：
[0016]a)在甲醇溶剂中，将羧基化碳纳米管CCNT与[MimAE]Cl在50
‑
70℃下反应8
‑
15h，然后在100
‑
120℃下再反应20
‑
30h，制得CCNT
‑
[MimAE]Cl；
[0017]b)在溶剂水存在条件下，将CCNT
‑
[MimAE]Cl与β
‑
丙氨酸在60
‑
70℃下反应20
‑
30h，经过滤、洗涤、干燥，即制得CCNT
‑
[MimAE][APA]。
[0018]进一步的，步骤a)中，羧基化碳纳米管CCNT和[MimAE]Cl的质量比为(0.7
‑
0.9)：(2.2
‑
2.3)。
[0019]进一步的，步骤a)中，β
‑
丙氨酸和CCNT
‑
[MimAE]Cl的摩尔比为(0.9
‑
1.1)：(0.9
‑
1.1)。
[0020]上述方法中，制备MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层具体为：
[0021]将表面含MAO涂层的镁合金放入抽滤瓶中，使用循环水真空泵真空处理15
‑
40min，然后加入含酚酞PP的无水乙醇溶液，继续真空处理45
‑
90min后，在30
‑
50℃下加热3
‑
5h，然后室温风干，制得MAO/PP复合涂层；
[0022]将制得的MAO/PP复合涂层放入抽滤瓶中，加入90
‑
110mg/L含CCNT
‑
[MimAE][APA]缓蚀剂的无水乙醇溶液，继续真空处理45
‑
90min后，在30
‑
50℃下加热3
‑
5h，取出、干燥，即制得MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层。
[0023]进一步的，含酚酞PP的无水乙醇溶液浓度为20～40g/L，优选为2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）在镁合金表面制备MAO涂层；2）制备MAO/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层或MAO/PP/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层：将表面含MAO涂层的镁合金放入抽滤瓶中，使用循环水真空泵真空处理15
‑
40 min，然后加入90
‑
110 mg/L含CCNT
‑
[MimAE][APA]缓蚀剂的无水乙醇溶液，继续真空处理45
‑
90 min后，在30
‑
50 ℃下加热3
‑
5 h，取出、干燥，制得MAO/CCNT
‑
[MimAE][APA]复合涂层。2.根据权利要求1所述基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，其特征在于，所述CCNT
‑
[MimAE][APA]缓蚀剂经下述步骤制备获得：a）在甲醇溶剂中，将羧基化碳纳米管CCNT与[MimAE]Cl在50
‑
70
ꢀ°
C下反应8
‑
15 h，然后在100
‑
120
ꢀ°
C下再反应20
‑
30 h，制得CCNT
‑
[MimAE]Cl；b）在溶剂水存在条件下，将CCNT
‑
[MimAE]Cl与β
‑
丙氨酸在60
‑
70
°
C下反应20
‑
30 h，经过滤、洗涤、干燥，即制得CCNT
‑
[MimAE][APA]。3.根据权利要求2所述基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，其特征在于，步骤a）中，羧基化碳纳米管CCNT和[MimAE]Cl的质量比为(0.7
‑
0.9)：(2.2
‑
2.3)。4.根据权利要求2所述基于离子液体接枝的羧基化碳纳米管的智能防腐涂层的制备方法，其特征在于，步骤a）中，β
‑
丙氨酸和CCNT...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭续更，王丽，任铁钢，张敬来，皇甫慧洁，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：