一种采用喷涂法制备超疏水双功能涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用喷涂法制备MWCNTs‑COOH（8‑HQ）/ZnO超疏水双功能涂层的方法，先在羧基化多壁碳纳米管上加载8‑羟基喹啉，然后通过十六烷基三甲氧基硅烷改性纳米氧化锌，再将两者混合，得到MWCNTs‑COOH（8‑HQ）/ZnO复合物；在基底表面先喷涂环氧树脂薄层，然后在环氧树脂层表面喷涂MWCNTs‑COOH（8‑HQ）/ZnO复合物层。本发明专利技术将羧基化多壁碳纳米管用作纳米容器负载缓蚀剂，改性后的纳米氧化锌能降低表面能和提供微纳粗糙结构，超疏水和缓蚀剂的结合使涂层具有双功能防腐效果；本发明专利技术使用无氟材料，绿色环保，生产成本低，制备方法简单，对反应设备要求低，反应条件温和，可规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种采用喷涂法制备超疏水双功能涂层的方法
本专利技术属于材料制备
，涉及一种MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO超疏水双功能涂层的制备方法。
技术介绍
航空制造产业的发展离不开航空材料的有力支撑，新兴航空材料是航空制造产业不断突破创新的坚实基础。其中铝合金因其具有强度高、密度低、延展性好等特点，而广泛应用于飞机框架、蒙皮、燃油箱和起落架支柱等结构，是一种重要的航空材料。然而，在环境介质（如大气中的腐蚀成分Cl-，SO2，NO2等）作用下，铝合金对腐蚀十分敏感。特别是舰载飞机、水上飞机等，常常受到水汽、盐雾等环境的作用，导致点蚀、剥蚀等腐蚀损伤。随着飞机服役年限的增加，飞机结构受环境大气腐蚀的问题日益突出，已成为民用和军用飞机所面临的严峻问题。目前，金属防腐的措施有很多种，其中较为有效的是在金属表面覆盖一层保护膜，而超疏水和缓蚀剂的结合使涂层具有双功能防腐效果，因此研究铝基底表面的超疏水双功能涂层具有很大的意义。
技术实现思路
为了提高基底表面的超疏水性能，本专利技术提供了一种采用喷涂法在基底表面制备MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO超疏水双功能涂层的方法。为实现本专利技术的目的，本专利技术采取如下技术方案。一种采用喷涂法制备超疏水双功能涂层的方法，其特征在于，制备方法为：先在羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）上加载8-羟基喹啉（8-HQ），然后通过十六烷基三甲氧基硅烷（HOTS）改性纳米氧化锌，再将两者混合，得到MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物；在基底表面先喷涂环氧树脂薄层，然后在环氧树脂层表面喷涂MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物层，待涂层完全固化后，测试其静态接触角和滚动角。进一步地，上述的采用喷涂法在基底表面制备超疏水双功能涂层的方法，具体方法步骤如下：（1）将8-羟基喹啉分散于去离子水中，然后加入羧基化多壁碳纳米管，超声震荡0.5h，45℃水浴条件下磁力搅拌4h，形成均匀分散的悬浮液A；（2）将悬浮液A抽滤3次，以确保在MWCNTs-COOH上最大加载8-HQ，然后在真空干燥箱60℃干燥12h，研磨成粉末以备用。（3）将纳米ZnO分散于无水乙醇中，加入十六烷基三甲氧基硅烷改性剂和少量水，超声震荡0.5h形成溶液B；（4）在溶液B中加入研磨好的粉末，45℃水浴条件下磁力搅拌4h；（5）环氧树脂和固化剂按1：1的比例配比，用无水乙醇稀释，搅拌均匀，然后在处理好的铝基板表面喷涂薄薄的一层，室温下固化5min；（6）然后将MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物溶液均匀地喷涂在环氧树脂薄膜表面。（7）将制备好的涂层室温晾置1h，然后置于60℃真空干燥箱中干燥12h；（8）待涂层完全固化后，用接触角测量仪测试涂层表面的静态接触角和滚动角，得到其表面对水的静态接触角为165°±1.6°，滚动角为5°±0.7°。进一步地，步骤（1）中的羧基化多壁碳纳米管被用作纳米容器负载缓蚀剂，使缓蚀剂的效果更佳。进一步地，步骤（3）中的十六烷基三甲氧基硅烷作为改性剂，水解之后与氧化锌表面的羟基脱水结合，大量的低表面基团降低了纳米ZnO的表面能。进一步地，步骤（5）中环氧树脂涂层的厚度会影响与ZnO-MWCNTs复合物层的嵌入结合，环氧树脂涂层宜采用薄层，不宜厚度太大。进一步地，步骤（6）中采用喷涂法，将纳米ZnO-MWCNTs复合物溶液均匀地喷涂在环氧树脂薄膜表面，易形成微/纳粗糙结构，达到超疏水效果。本专利技术的有益效果是，本专利技术具有以下优点：（1）将羧基化多壁碳纳米管用作纳米容器负载缓蚀剂，提高了缓蚀剂的效率；（2）改性剂采用十六烷基三甲氧基硅烷，使用无氟材料，绿色环保；（3）利用环氧树脂将铝基板和复合物层相结合，环氧树脂对基材粘附力强，机械强度较高，而且施工简单，对环境无污染；（4）采用喷涂法制备涂层，成本低，方法简单，可规模化生产，且不受基材限制；（5）本专利技术使用的纳米氧化锌、改性剂、环氧树脂、羧基化多壁碳纳米管等都是常用原料，对反应设备要求低，反应条件温和。附图说明图1为MWCNTs-COOH，8-HQ，MWCNTs-COOH（8-HQ）的红外光谱图。图2为MWCNTs-COOH，8-HQ，MWCNTs-COOH（8-HQ）的热重图。图3为ZnO，十六烷基三甲氧基硅烷（HOTS），ZnO/HOTS的红外光谱图。图4为ZnO/HOTS-MWCNTs超疏水涂层的SEM图。图5为超疏水涂层的静态接触角、滚动角示意图。具体实施方式给出本专利技术的实施例并结合给出的实施例对本专利技术加以说明，但所给出的实施例对本专利技术不构成任何限制。实施例一：称取2g的8-羟基喹啉，先将其研磨成粉末，分散于20ml的去离子水中，超声震荡30min，再加入0.1g羧基化多壁碳纳米管，并在45℃下3000r/s磁力搅拌4h,抽滤3次，以确保在MWCNTs-COOH上最大加载8-HQ，然后在真空干燥箱60℃干燥12h，研磨成粉末以备用。称取2g的ZnO（30nm级）分散于40mL无水乙醇中，并加入0.2mL十六烷基三甲氧基硅烷和3滴H2O，超声震荡30min，得到溶液A；将研磨好的粉末加入到溶液A，45℃水浴加热，磁力搅拌4h；环氧树脂和固化剂按1：1的比例配比，用无水乙醇稀释，搅拌均匀，然后在处理好的铝基板表面喷涂薄薄的一层，室温下固化5min，然后将MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物溶液均匀地喷涂在环氧树脂薄膜表面。将制备好的涂层室温晾置1h，然后置于60℃真空干燥箱中干燥12h。待涂层完全固化后，用接触角测量仪测试涂层表面的静态接触角和滚动角。实施例二：称取2g的8-羟基喹啉，先将其研磨成粉末，分散于20ml的去离子水中，超声震荡30min，再加入0.2g羧基化多壁碳纳米管，并在45℃下3000r/s磁力搅拌4h,抽滤3次，以确保在MWCNTs-COOH上最大加载8-HQ，然后在真空干燥箱60℃干燥12h，研磨成粉末以备用。称取2g的ZnO（30nm级）分散于40mL无水乙醇中，并加入0.2mL十六烷基三甲氧基硅烷和3滴H2O，超声震荡30min，得到溶液A；将研磨好的粉末加入到溶液A，45℃水浴加热，磁力搅拌4h；环氧树脂和固化剂按1：1的比例配比，用无水乙醇稀释，搅拌均匀，然后在处理好的铝基板表面喷涂薄薄的一层，室温下固化5min，然后将MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物溶液均匀地喷涂在环氧树脂薄膜表面。将制备好的涂层室温晾置1h，然后置于60℃真空干燥箱中干燥12h。待涂层完全固化后，用接触角测量仪测试涂层表面的静态接触角和滚动角。实施例三：称取2g的8-羟基喹啉，先将其研磨成粉末，分散于20ml的去离子水中，超声震荡30min，再加入0.3g羧基化多壁碳纳米管，并在45℃下3000r/s磁力搅拌4h,抽滤3次，以确保在MWCNTs-COOH上最大加载8-HQ，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用喷涂法制备超疏水双功能涂层的方法，其特征在于，制备方法为：先在羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）上加载8-羟基喹啉（8-HQ），然后通过十六烷基三甲氧基硅烷（HOTS）改性纳米氧化锌，再将两者混合，得到MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物；在基底表面先喷涂环氧树脂薄层，然后在环氧树脂层表面喷涂MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物层，待涂层完全固化后，测试其静态接触角和滚动角。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用喷涂法制备超疏水双功能涂层的方法，其特征在于，制备方法为：先在羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）上加载8-羟基喹啉（8-HQ），然后通过十六烷基三甲氧基硅烷（HOTS）改性纳米氧化锌，再将两者混合，得到MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物；在基底表面先喷涂环氧树脂薄层，然后在环氧树脂层表面喷涂MWCNTs-COOH（8-HQ）/ZnO复合物层，待涂层完全固化后，测试其静态接触角和滚动角。


2.根据权利要求1所述的一种采用喷涂法制备超疏水双功能涂层的方法，其特征在于，具体方法步骤如下：
（1）将8-羟基喹啉分散于去离子水中，然后加入羧基化多壁碳纳米管，超声震荡0.5h，45℃水浴条件下磁力搅拌4h，形成均匀分散的悬浮液A；
（2）将悬浮液A抽滤3次，以确保在MWCNTs-COOH上最大加载8-HQ，然后在真空干燥箱60℃干燥12h，研磨成粉末以备用；
（3）将纳米ZnO分散于无水乙醇中，加入十六烷基三甲氧基硅烷改性剂和少量水，超声震荡0.5h形成溶液B；
（4）在溶液B中加入研磨好的粉末，45℃水浴条件下磁力搅拌4h；
（5）环氧树脂和固化剂按1：1的比例配比，用无水乙醇稀释，搅拌均匀，然后在处理好的铝基板表面喷涂薄薄的一层，室温下固化5mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢婵，周培林，薛名山，罗一丹，殷祚炷，洪珍，付俊超，贾宇，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36