一种溶胶-凝胶复合涂层及其制备方法和应用技术

技术编号：40503607 阅读：6 留言：0更新日期：2024-03-01 13:17

本发明专利技术提供了一种溶胶‑凝胶复合涂层及其制备方法和应用，属于金属涂层开发技术领域。本发明专利技术利用沸石咪唑酯骨架与氮掺杂碳量子点作为原料，成功制备得到了一种溶胶‑凝胶复合涂层，具有优异的光催化抗菌和耐蚀性能。本发明专利技术提供的溶胶‑凝胶复合涂层可解决现有技术中微弧氧化涂层耐蚀性仍有待提升、且功能较为单一的问题。本发明专利技术提供的溶胶‑凝胶复合涂层具有优异的光催化抗菌和耐蚀性能，能够有效防止微生物的生长和繁殖，实现金属的长期服役；通过本发明专利技术提供的制备方法能够得到性能优良的溶胶‑凝胶复合涂层，具有成本低廉、工艺简单、环保无污染的优点，为抗菌防腐双功能性涂层的工业化应用提供了新思路。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属涂层开发，尤其涉及一种溶胶-凝胶复合涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

1、微弧氧化(mao)也被称为等离子体电解氧化(peo)，是从阳极氧化技术的基础上发展而来的，形成的涂层优于阳极氧化。微弧氧化工艺主要是依靠电解液与电参数的匹配调节，在弧光放电产生的瞬时高温高压作用下，于铝、镁、钛等阀金属及其合金表面生长出以基体金属氧化物为主并辅以电解液组分的改性陶瓷涂层，其防腐及耐磨性能显著优于传统阳极氧化涂层。但是现有的微弧氧化涂层仍会出现孔隙较多、耐蚀性较差等问题。

2、中国专利cn107460453a公开了一种镁合金微弧氧化-溶胶凝胶复合涂层的制备方法，所制复合涂层结合力好、结构致密；采用了多组分的sio2-ceo2-tio2氧化物涂层，克服单一组分或双组分氧化物涂层的局限性，提高涂层性能。

3、但是现有的微弧氧化耐蚀性仍有待提升，且功能较为单一。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种溶胶-凝胶复合涂层及其制备方法和应用，具有优异的光催化抗菌和耐蚀性能。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

3、本专利技术提供了一种溶胶-凝胶复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、将沸石咪唑酯骨架与氮掺杂碳量子点混合，得到混合物1；

5、将混合物1依次进行超声处理、洗涤和真空干燥，得到复合材料；

6、将溶胶-凝胶a液、溶胶-凝胶b液与复合材料混合，得到混合物2；

7、将混合物进行陈化处理，得到溶胶-凝胶复合涂层。

8、优选的，所述溶胶-凝胶a液中含有无水乙醇、水和三甲氧基硅烷，所述溶胶-凝胶a液中无水乙醇、水和三甲氧基硅烷的体积比为13～17:5～9:10～14；

9、所述溶胶-凝胶b液中含有无水乙醇、乙酰乙酸乙酯和四乙氧基硅烷，所述溶胶-凝胶b液中无水乙醇、乙酰乙酸乙酯和四乙氧基硅烷的体积比为7＝1.8～2.2:0.8～1.2:1.8～2.2。

10、优选的，所述真空干燥的温度为95～110℃；

11、所述真空干燥的时间为10～14h；

12、所述陈化的时间为20～30h。

13、优选的，以溶胶-凝胶a液和溶胶-凝胶b液的总重量计，复合材料的添加量为0.02～0.1wt％。

14、优选的，所述氮掺杂碳量子点通过包括以下步骤的制备方法得到：

15、采用柠檬酸作为碳源、尿素作为氮源，通过热分解法制备得到氮掺杂碳量子点。

16、优选的，所述柠檬酸和尿素的重量比为2～4:1；

17、所述热分解法的温度为150～250℃；

18、所述热分解法的时间为4～8h。

19、优选的，所述沸石咪唑酯骨架通过包括以下步骤的制备方法得到：

20、采用zn(no3)2·6h2o作为金属盐，通过水热法、溶剂热法、溶剂共沸法或微波法制备得到沸石咪唑酯骨架；

21、优选的，所述沸石咪唑酯骨架通过包括以下步骤的制备方法得到：

22、将zn(no3)2·6h2o与甲醇、2-甲基咪唑混合，反应0.5～1.5h，得到沸石咪唑酯骨架；

23、所述zn(no3)2·6h2o的质量与甲醇的体积比为1g:8～12ml；

24、所述zn(no3)2·6h2o与2-甲基咪唑的质量比为1:2～2.5。

25、本专利技术还提供了通过上述制备方法得到的溶胶-凝胶复合涂层。

26、本专利技术还提供了上述溶胶-凝胶复合涂层在用于金属微弧氧化层防护中的应用。

27、本专利技术还提供了一种经涂覆的基材，其特征在于，包括微弧氧化处理后的金属基材和上述溶胶-凝胶复合涂层，所述溶胶-凝胶复合涂层涂覆在所述金属基材的至少一部分上；

28、所述涂覆通过浸渍提拉法实现。

29、本专利技术的有益效果：

30、本专利技术提供的溶胶-凝胶复合涂层具有优异的光催化抗菌和耐蚀性能，能够有效防止微生物的生长和繁殖，实现金属的长期服役；通过本专利技术提供的制备方法能够得到性能优良的溶胶-凝胶复合涂层，具有成本低廉、工艺简单、环保无污染的优点，为抗菌防腐双功能性涂层的工业化应用提供了新思路。

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【技术保护点】

1.一种溶胶-凝胶复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶胶-凝胶A液中含有无水乙醇、水和三甲氧基硅烷，所述溶胶-凝胶A液中无水乙醇、水和三甲氧基硅烷的体积比为13～17:5～9:10～14；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为95～110℃；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以溶胶-凝胶A液和溶胶-凝胶B液的总重量计，复合材料的添加量为0.02～0.1wt％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂碳量子点通过包括以下步骤的制备方法得到：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸和尿素的重量比为2～4:1；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沸石咪唑酯骨架通过包括以下步骤的制备方法得到：

8.通过权利要求1～7任一项所述的制备方法得到的溶胶-凝胶复合涂层。

9.权利要求8所述的溶胶-凝胶复合涂层在用于金属微弧氧化层防护中的应用。</p>

10.一种经涂覆的基材，其特征在于，包括微弧氧化处理后的金属基材和溶胶-凝胶复合涂层，所述溶胶-凝胶复合涂层涂覆在所述金属基材的至少一部分上，所述溶胶-凝胶复合涂层如权利要求8所述；

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【技术特征摘要】

1.一种溶胶-凝胶复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶胶-凝胶a液中含有无水乙醇、水和三甲氧基硅烷，所述溶胶-凝胶a液中无水乙醇、水和三甲氧基硅烷的体积比为13～17:5～9:10～14；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的温度为95～110℃；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以溶胶-凝胶a液和溶胶-凝胶b液的总重量计，复合材料的添加量为0.02～0.1wt％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂碳量子点通过包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张优，孔文泉，文陈，谢馨媛，邹敏敏，曾冬梅，张婷，靳宇，陈飞，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：

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