一種氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅烷由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)、無毒環(huán)保、成本低、相容性好等特點(diǎn)開始被人們應(yīng)用于金屬防腐領(lǐng)域。硅烷經(jīng)過水解可以與金屬基體緊密的結(jié)合，在表面形成致密的膜層，對金屬有良好的保護(hù)效果。但是當(dāng)硅烷膜本身多孔，對腐蝕介質(zhì)侵蝕抵抗力比較弱，在腐蝕環(huán)境中，C1-等特別容易沿這些缺陷發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物在界面處的堆積會使界面形成應(yīng)力區(qū)，造成膜層的剝離脫落，這樣硅烷膜一旦遭到破壞，無法進(jìn)行自修復(fù)，很容易造成金屬基體的腐蝕。研究發(fā)現(xiàn)通過在硅烷膜中摻雜無機(jī)納米粒子和具有自修復(fù)功能的物質(zhì)(如Ce、La等稀土金屬離子)制備有機(jī)-無機(jī)硅烷復(fù)合膜，可以有效的防止硅烷復(fù)合膜的這些缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液，它是由下述重量份的原料組成的:
硫酸鋁銨0.7-1、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物100-110、鈦酸丁酯16-20、多壁碳納米管3-5、硝酸鈰0.8-1、三羥甲基丙烷0.3-1、聚四氟乙烯0.08-0.1、烴基丁二酸3-4、棕櫚蠟1-2、鄰苯二甲酸酯2-3、季戊四醇3-4、氟化鈣0.2-1。
[0005]—種所述的氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物與去離子水、無水乙醇按1-2:3-4:90-100的體積比混合，超聲分散10-20分鐘，加入冰醋酸，調(diào)節(jié)ΡΗ為4-5，在20-30°C下保溫46-50小時，得偶聯(lián)劑溶液；
(2)將上述硫酸鋁銨加入到10-14倍水中，攪拌均勻；
(3)將上述棕櫚蠟、季戊四醇混合，加熱到70-80°C，加入上述鈦酸丁酯重量的16-20%，攪拌至常溫，得預(yù)混酯料；
(4)將上述硝酸鈰加入到其體積200-300倍、4-6%的乙醇溶液中，超聲1-2分鐘，加入鄰苯二甲酸酯，在80-90°C的水浴中，保溫攪拌10-16分鐘，冷卻，為稀土醇酯溶液；
(5)將上述剩余的鈦酸丁酯與無水乙醇、乙酸按1-2:25-30:2-3的體積比混合，攪拌均勻，加入上述稀土醇酯溶液，陳化20-24小時，加入預(yù)混酯料，在80-90°C的水浴中保溫攪拌6-10分鐘，得改性二氧化鈦溶膠；
(6)將上述聚四氟乙烯、多壁碳納米管混合加入到電阻爐中，在480-500°C下加熱反應(yīng)5-6小時，冷卻出爐，將產(chǎn)物水洗、烘干，得氟化碳納米管；
(7)將上述三羥甲基丙烷加入到80-100倍無水乙醇中，攪拌均勻，加入氟化碳納米管，超聲17-20分鐘，與步驟(2)的硫酸鋁銨溶液混合，繼續(xù)超聲1-2分鐘，得超聲乳液；
(8)將上述烴基丁二酸與氟化鈣混合，在80-90°C下保溫攪拌3-5分鐘，與上述超聲乳液混合，攪拌20-30分鐘，加入上述偶聯(lián)劑溶液、改性二氧化鈦溶膠，加入剩余各原料，攪拌均勻，在75-80°C下蒸餾1-2小時，冷卻，即得。
[0006]所述的一種氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液，該鋁合金固化膜成型液的使用方法為:
(1)將鋁合金用碳化硅砂紙打磨后，再用〇.5 μπι的金剛石研磨膏拋光，之后依次用丙酮、乙醇、水三種溶劑超聲清洗，將清洗好的樣品分別在1.8-2%Na0H溶液及4-5%的ΗΝ03溶液中進(jìn)行處理，最后用去離子水超聲清洗，氮?dú)飧稍飩溆茫?br>(2)將處理好的鋁合金用浸漬法在上述溶液中提拉成膜，成膜后送入干燥箱中，115-120°C下固化110_120min，即得固化膜。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明加入的碳納米管化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，其C-C單鍵是自然界中最穩(wěn)定的化學(xué)鍵，能夠有效的提高基材表面涂膜的耐蝕性和機(jī)械性能；
本發(fā)明加入了稀土硝酸鹽，經(jīng)鈍化形成的氧化物和氫氧化物可以與有機(jī)硅烷的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成協(xié)同作用，與碳納米管、二氧化碳形成致密的涂層，有效的抑制了陰極去極化反應(yīng)和陽極溶解反應(yīng)，降低了腐蝕速率，起到良好的防護(hù)作用；
本發(fā)明中二氧化鈦的加入使硅烷復(fù)合膜的致密性增加，有效的阻止了 C1-、H20和02等腐蝕離子的侵蝕，能夠抑制腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散，由于小孔阻塞效應(yīng)，阻止腐蝕的進(jìn)一步發(fā)生，這是因?yàn)橐徊糠諸1H基團(tuán)將會和金屬表面的羥基、S1-ΟΗ發(fā)生反應(yīng)，在鋁合金基體表面協(xié)同吸附，這就有效的增強(qiáng)了膜層與基體的結(jié)合力，克服了單純硅烷膜易于在基體表面剝離的缺點(diǎn)；
本發(fā)明在多壁碳納米管表面生成了 C-F鍵，可以改善與二氧化鈦粒子在涂膜中的分散性，有效的降低團(tuán)聚，同時還可以提高涂膜表面的抗水性；
本發(fā)明的復(fù)合膜對鋁合金基體具有優(yōu)異的保護(hù)性能，可以有效抑制陽極溶解反應(yīng)，多壁碳納米管可以與二氧化鈦、雙(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物的官能團(tuán)結(jié)合成鍵，起到了增加膜的致密性，提高了涂膜的穩(wěn)定性的效果，可以有效的阻止腐蝕介質(zhì)的浸入，從而提尚抗腐蝕性能。
[0008]本發(fā)明的固化膜表面抗水性強(qiáng)，與鋁合金基材的粘結(jié)強(qiáng)度高，對鋁合金的保護(hù)效果好。
【具體實(shí)施方式】
[0009]—種氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液，它是由下述重量份的原料組成的:
硫酸鋁銨0.7、雙(γ三乙氧基硅基丙基)四硫化物100、鈦酸丁酯16、多壁碳納米管3、硝酸鈰0.8、三羥甲基丙烷0.3、聚四氟乙烯0.08、烴基丁二酸3、棕櫚蠟1、鄰苯二甲酸酯2、季戊四醇3、氟化鈣0.2。
[0010]—種所述的氟化碳納米管鋁合金固化膜成型液的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述雙(γ三乙氧基硅基丙基)四硫化物與去離子水、無水乙醇按1:3:90的體積比混合，超聲分散10分鐘，加入冰醋酸，調(diào)節(jié)ΡΗ為4,在20°C下保溫46小時，得偶聯(lián)劑溶液；
(2)將上述硫酸鋁銨加入到10倍水中，攪拌均勻；
(3)將上述棕櫚蠟、季戊