一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法
【專利摘要】一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法，屬于化學(xué)工程與技術(shù)領(lǐng)域，將伊利石粉末與5％的硫酸溶液混合并攪拌，采用蒸餾水沖洗物料并過(guò)濾，沖洗至酸堿度為中性，取出伊利石，獲得酸洗后的伊利石；加入乙醇水溶液攪拌，加入5％的KH?560偶聯(lián)劑，用醋酸調(diào)節(jié)PH值至4，攪拌后沖洗至中性，過(guò)濾后干燥獲得改性伊利石置于干燥瓶?jī)?nèi)備用；取聚醚醚酮和改性伊利石進(jìn)行混合，獲得聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料。本發(fā)明制備的涂料具有附著力強(qiáng)，表面光滑，耐摩擦性、韌性高，對(duì)酸、堿、鹽溶液具有極好的抗蝕性；與同類涂料相比，熱穩(wěn)定性更高，在近300℃溫度時(shí)，無(wú)任何不良反應(yīng)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)工程與技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種聚醚醚酮與改性伊利石涂料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚醚醚酮是一種性能優(yōu)良的特種工程塑料，已應(yīng)用于航空航天，計(jì)算機(jī)、儀器儀表及機(jī)械制造等領(lǐng)域。聚醚醚酮性能穩(wěn)定，尤其耐化學(xué)溶劑，抗侵蝕性強(qiáng)，熱熔溫度較高，特別適于制作耐高溫，抗化藥涂層。有文獻(xiàn)以聚醚醚酮粉料與其它助劑混合，制備了常溫固化涂料，但其主要以聚醚醚酮為填料，并不是涂料粘結(jié)料?，F(xiàn)有同類涂料熱固化溫度相對(duì)低，耐化學(xué)侵蝕性弱，強(qiáng)度不高，易造成劃痕。有的涂料當(dāng)被涂覆物使用溫度過(guò)高時(shí)，局部會(huì)脫離涂覆體，出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。有的易老化變色，使用壽命短暫，尤其在有化學(xué)腐蝕性較強(qiáng)環(huán)境，如實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間等，使用壽命會(huì)更短，具有一定局限性。以聚醚醚酮為主要組成的熱固性粉末涂料，因其具有工程塑料聚醚醚酮的一些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大了熱固性涂料的應(yīng)用范圍。在進(jìn)行聚醚醚酮涂料的研究中發(fā)現(xiàn)，以聚醚醚酮粉噴涂常溫固化的涂料，涂層強(qiáng)度不高，容易脫落。以聚醚醚酮粉噴涂再經(jīng)熱熔固化的涂料，其涂層強(qiáng)度得到極大的提高。但當(dāng)涂層較薄時(shí)，熱熔固化后，由于聚醚醚酮粉末熱熔后熔聚，涂層收縮，表面會(huì)出現(xiàn)間斷斷隙，有凹凸外觀，。當(dāng)涂層過(guò)厚，熱熔固化后涂層表面出現(xiàn)流淌跡象，個(gè)別還有流痕，這種涂層外觀，滿足不了用戶的需要。因此現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中亟需要一種新型的技術(shù)方案來(lái)解決這一問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法，制備的涂料具有附著力強(qiáng)，表面光滑，耐摩擦性、韌性高，對(duì)酸、堿、鹽溶液具有極好的抗蝕性;與同類涂料相比，熱穩(wěn)定性更高，在近300°C溫度時(shí)，無(wú)任何不良反應(yīng)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]—種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法，其特征是:包括以下步驟，
[0005]步驟一、改性伊利石的制備
[0006]取1g伊利石粉末放入250ml三口燒瓶中；配制質(zhì)量濃度為5%的硫酸溶液100ml，倒入三口燒瓶中，固定三口燒瓶，進(jìn)行攪拌2h;攪拌結(jié)束后，將三口燒瓶中的物料倒入500ml的燒杯中，采用蒸餾水沖洗物料并過(guò)濾，沖洗至酸堿度為中性，取出伊利石，獲得酸洗后的伊利石；
[0007]配制乙醇水溶液10ml，其中水與乙醇的體積比為1:9，置于250ml的三口燒瓶中，向燒瓶中加入酸洗后的伊利石，固定三口燒瓶，攪拌Ih后，加入5 %的KH-560偶聯(lián)劑，用醋酸調(diào)節(jié)PH值至4，攪拌8h后倒入500ml的燒杯中，用蒸饋水沖洗至中性，過(guò)濾后在120°C的條件下干燥12h，制得的改性伊利石置于干燥瓶?jī)?nèi)備用；
[0008]步驟二、量取聚醚醚酮粉末
[0009]量取粒徑< 600目的聚醚醚酮粉末1.5g，置于500ml的燒杯中備用；
[0010]步驟三、混合涂料的制備
[0011 ]取所述步驟二的聚醚醚酮1.5g和所述步驟一獲得的改性伊利石0.5g進(jìn)行混合，獲得聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料。
[0012]步驟四、涂層施工與熱熔固化
[0013]施工時(shí)取所述步驟三獲得的聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料2g以及30ml乙醇同時(shí)放入250ml三口燒瓶中攪拌，待物料混合均勻，將其倒到平放的待涂樣板上;平放到烘箱內(nèi)，在100 °C的條件下，干燥2h，取出干燥后的樣板，與地面垂直放入高溫固化爐內(nèi)，爐內(nèi)充滿氬氣保護(hù)，在400°C恒溫條件下，靜置lOmin，待爐內(nèi)溫度降為110°C?130°C時(shí)取出樣板，進(jìn)行物性檢測(cè)。
[0014]通過(guò)上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明可以帶來(lái)如下有益效果:一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法，制備的涂料具有附著力強(qiáng)，表面光滑，耐摩擦性、韌性高，對(duì)酸、堿、鹽溶液具有極好的抗蝕性;與同類涂料相比，熱穩(wěn)定性更高，在近300°C溫度時(shí)，無(wú)任何不良反應(yīng)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0015]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0016]圖1為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法流程示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的酸洗改性伊利石SEM分析微觀結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的十六烷基三甲基溴化銨改性伊利石SEM分析微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石SEM分析微觀結(jié)構(gòu)不意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的聚醚醚酮/酸洗改性伊利石混合物料熱固涂層斷面SEM分析微觀結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的聚醚醚酮/十六烷基三甲基溴化銨改性伊利石混合物料熱固涂層斷面SEM分析微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的聚醚醚酮/酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石混合物料熱固涂層斷面SEM分析微觀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]—種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟，
[0024]步驟一、改性伊利石的制備
[0025]取1g伊利石粉末放入250ml三口燒瓶中；配制質(zhì)量濃度為5%的硫酸溶液100ml，放入三口燒瓶中，固定三口燒瓶，進(jìn)行攪拌2h;攪拌結(jié)束后，將三口燒瓶中的物料倒入500ml的燒杯中，采用蒸餾水沖洗物料并過(guò)濾，沖洗至酸堿度為中性，取出伊利石，獲得酸洗后的伊利石；
[0026]配制乙醇水溶液100ml，其中水與乙醇的體積比為1:9，置于250ml的三口燒瓶中，向燒瓶中加入酸洗后的伊利石，固定三口燒瓶，攪拌Ih后，加入5 %的KH-560偶聯(lián)劑，用醋酸調(diào)節(jié)PH值至4，攪拌Sh后倒入500ml的燒杯中，沖洗至中性，過(guò)濾后在120 °C的條件下干燥12h，獲得改性伊利石置于干燥瓶?jī)?nèi)備用；
[0027]步驟二、量取聚醚醚酮粉末
[0028]量取粒徑< 600目的聚醚醚酮粉末1.5g，置于500ml的燒杯中備用；
[0029]步驟三、混合涂料的制備
[0030]取所述步驟二的聚醚醚酮1.5g和所述步驟一獲得的改性伊利石0.5g進(jìn)行混合，獲得聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料。
[0031 ]步驟四、涂層施工與熱熔固化
[0032]施工時(shí)取所述步驟三獲得的聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料2g以及30ml乙醇同時(shí)放入250ml三口燒瓶中攪拌，待物料混合均勻，將其倒到平放的待涂樣板上;平放到烘箱內(nèi)，在100 °C的條件下，干燥2h，取出干燥后的樣板，與地面垂直放入高溫固化爐內(nèi)，爐內(nèi)充滿氬氣保護(hù)，在400°C恒溫條件下，靜置lOmin，待爐內(nèi)溫度降為110°C?130°C時(shí)取出樣板，進(jìn)行物性檢測(cè)。
[0033]聚醚醚酮粉末具有較強(qiáng)的靜電效應(yīng)，600目以上的聚醚醚酮粉末與伊利石共混后，由于1000多目的伊利石粉粒度比聚醚醚酮粉更小，片層狀的伊利石粉將聚醚醚酮顆粒包裹起來(lái)。當(dāng)混合涂層被加熱聚醚醚酮熔融后，具有一定流動(dòng)性的聚醚醚酮從伊利石包裹顆粒的縫隙中流出，接觸到被涂覆體表面及伊利石顆粒表面，固化后形成以聚醚醚酮為粘接物的涂層。聚醚醚酮韌窩結(jié)構(gòu)明顯，斷面大部分是伊利石片間的斷面，伊利石片上沒(méi)有聚醚醚酮顆粒存在，這說(shuō)明聚醚醚酮分子沒(méi)能進(jìn)入到伊利石片層中間，還說(shuō)明起粘結(jié)作用的聚醚醚酮與伊利石之間的粘結(jié)強(qiáng)度大于伊利石片層之間的強(qiáng)度。因此，用聚醚醚酮/伊利石制備涂料的涂層強(qiáng)度，很大程度上受控于伊利石顆粒的層間強(qiáng)度，并非聚醚醚酮起主要作用。測(cè)試的結(jié)果也證明聚醚醚酮/伊利石涂層雖然解決了涂層熱熔流淌、收縮的問(wèn)題，但強(qiáng)度低于純聚醚醚酮的涂層強(qiáng)度。同時(shí)，由于伊利石粉末并非全部包覆在聚醚醚酮顆粒的周圍，游離的又分散不均勻，致使涂層熱固后有些地方略薄，有些地方略厚，涂層整體平整性相比單用聚醚醚酮有改觀，還是不盡理想。
[0034]若改變伊利石片層的層間距，使聚醚醚酮分子進(jìn)入到伊利石片層之間，一定程度上會(huì)改變涂層強(qiáng)度。因此，伊利石改性，或擴(kuò)大其片層的層間距，是制備聚醚醚酮/改性伊利石涂料的一個(gè)重要因素。伊利石改性就是將伊利石的片層中某一離子被其他離子置換下來(lái)，或以共價(jià)鍵與其他基團(tuán)結(jié)合，使伊利石的性質(zhì)發(fā)生改變、或伊利石顆粒片層間距增大。
[0035]在試驗(yàn)中分別采用用了三種方案對(duì)伊利石進(jìn)行改性:1、酸洗改性伊利石；2、十六烷基三甲基溴化銨改性伊利石;3、酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石。
[0036]這三種改性形式，目的就是增加改性伊利石與聚醚醚酮互混性，形成均勻涂層表面。同時(shí)兼顧加大伊利石顆粒片層層間距，使聚醚醚酮分子有機(jī)會(huì)更多的進(jìn)入其片層間，提高涂料強(qiáng)度。圖2為酸洗改性伊利石的SEM圖，從中看出酸洗后的伊利石顆粒片層的邊部不規(guī)則，相比未酸洗的伊利石比表面有所提高。圖3為十六烷基三甲基溴化銨改性伊利石的SEM圖，從中看出十六烷基三甲基溴化銨改性的伊利石顆粒片層的邊部稍有翹起，使原本呈二維片層的伊利石顆粒向三維方向發(fā)展。圖4為酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石的SEM圖。從中看出酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石顆粒，有被油過(guò)一遍的外觀，使其與熱熔的聚醚醚酮會(huì)更有親和性。
[0037]從圖2、圖3及圖4相應(yīng)物料的XRD測(cè)定數(shù)據(jù)及比表面測(cè)定數(shù)據(jù)推斷，以酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石有較大的比表面積及稍大的層間距。
[0038]從圖5、圖6及圖7三組涂層斷面的SEM圖可以看出:涂層斷面都有聚醚醚酮粒子存在。相比之下，偶聯(lián)劑改性的涂層斷面聚醚醚酮粒子分布得更多、更均勻。斷面中聚醚醚酮顆粒越多，涂層強(qiáng)度越高，這也進(jìn)一步說(shuō)明偶聯(lián)劑改性的伊利石、聚醚醚酮混合涂層強(qiáng)度最好。同時(shí)，也說(shuō)明酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石在與聚醚醚酮混合熱熔時(shí)，有更多聚醚醚酮分子進(jìn)入到伊利石顆粒的片層間，相比聚醚醚酮/伊利石涂層斷面，可推斷酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石顆粒片層層間距大于未改性伊利石顆粒片層的層間距，也大于其他二種改性伊利石片層間距，才有可能使更多的聚醚醚酮分子進(jìn)入到改性伊利石顆粒的片層間，從而使混合涂層附著強(qiáng)度增加。當(dāng)然，圖7的涂層斷面有可能從伊利石顆粒與顆粒間斷開，這說(shuō)明伊利石顆粒片層間的作用力，加上進(jìn)入片層間的、熱熔固化的聚醚醚酮顆粒的作用力，已大于伊利石顆粒與顆粒間的聚醚醚酮的作用力，同時(shí)，此力也大于未改性及其他二種改性伊利石顆粒片層間作用力，表明酸洗后偶聯(lián)劑改性伊利石能滿足聚醚醚酮/改性伊利石混合熱固涂料的強(qiáng)度要求。
[0039]改性伊利石層間距變大，聚醚醚酮分子熱熔時(shí)可擴(kuò)散、或流到其層間，圖7的斷面圖可以說(shuō)明。涂層熱熔固化后，聚醚醚酮固化后起到伊利石層片間粘接作用，涂層附著強(qiáng)度好于未改性的伊利石。同時(shí)，加入的改性伊利石比例適當(dāng)，阻止了熱熔后的聚醚醚酮涂層流淌，且不影響聚醚醚酮與被涂覆物的粘接強(qiáng)度。特別說(shuō)明的，改性伊利石層間距越大，涂層強(qiáng)度會(huì)越好，但添加的改性伊利石物料量會(huì)減少，原因是改性伊利石層間距越大，進(jìn)入的聚醚醚酮會(huì)越多，相對(duì)的，在達(dá)到同樣涂層效果時(shí)伊利石加入量會(huì)減少，加入層間距更大的蒙脫土證明了這一結(jié)論。另外，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，適當(dāng)增加改性伊利石的比例，會(huì)降低涂料的價(jià)格，一定程度上，也提高了改性伊利石的價(jià)格，擴(kuò)大伊利石的應(yīng)用范圍。因此，伊利石改性就是適當(dāng)控制層間距，以達(dá)到不改變涂層附著強(qiáng)度，最大量的改變改性伊利石的添加量。
[0040]在聚醚醚酮與伊利石粉混合時(shí)，采用干混、濕混及聚醚醚酮熔融混合等多種方案，混合物料中伊利石混合不均，主要原因是聚醚醚酮粉料靜電效應(yīng)較強(qiáng)，且是有機(jī)聚合物。伊利石是一種礦物質(zhì)，屬于無(wú)機(jī)物。二種物料混合時(shí)，由于各自性質(zhì)差異較大，混合不均勾。采用改性的伊利石粉，按一定比例混合，涂層加熱固化，獲得了較為理想的聚醚醚酮/改性伊利石涂層，原因是改性的伊利石加入一定量的有機(jī)基團(tuán)，使其具有一定有機(jī)性，確保二種粉料在涂層前均勻相混。雖然在涂層熱熔固化時(shí)，改性的伊利石粉中有機(jī)組分會(huì)跑掉，但這時(shí)改變不了伊利石粉在聚醚醚酮涂層中的位置，因此固化后的聚醚醚酮/改性伊利石涂層表面光滑、平整，同時(shí)，由于此混合物的涂層仍以聚醚醚酮為附著介質(zhì)，涂層附著強(qiáng)度未發(fā)生變化。本發(fā)明中以25 %改性伊利石加入到相應(yīng)聚醚醚酮粉末中，制得聚醚醚酮/改性伊利石涂料，將其涂覆在樣板上，熱熔固化后得到表面光滑、平整、附著強(qiáng)度高，耐較高溫度的涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚醚醚酮與改性伊利石混合熱固性涂料的制備方法，其特征是:包括以下步驟， 步驟一、改性伊利石的制備 取1g伊利石粉末放入250ml三口燒瓶中；配制質(zhì)量濃度為5 %的硫酸溶液10ml，倒入三口燒瓶中，固定三口燒瓶，進(jìn)行攪拌2h;攪拌結(jié)束，將三口燒瓶中的物料倒入500ml的燒杯中，采用蒸餾水沖洗物料并過(guò)濾，沖洗至酸堿度為中性，取出伊利石，獲得酸洗后的伊利石；配制乙醇水溶液10ml，其中水與乙醇的體積比為1:9，置于250ml的三口燒瓶中，向燒瓶中加入酸洗后的伊利石，固定三口燒瓶，攪拌Ih后，加入5 %的KH-560偶聯(lián)劑，用醋酸調(diào)節(jié)PH值至4，攪拌Sh后倒入500ml的燒杯中，用蒸餾水沖洗至中性，過(guò)濾后在120°C的條件下干燥12h，制得的改性伊利石置于干燥瓶?jī)?nèi)備用； 步驟二、量取聚醚醚酮粉末 量取粒徑< 600目的聚醚醚酮粉末1.5g，置于500ml的燒杯中備用； 步驟三、混合涂料的制備 取所述步驟二的聚醚醚酮I.5g和所述步驟一獲得的改性伊利石0.5g進(jìn)行混合，獲得聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料； 步驟四、涂層施工與熱熔固化 施工時(shí)取所述步驟三獲得的聚醚醚酮與改性伊利石混合涂料2g以及30ml乙醇同時(shí)放入250ml三口燒瓶中攪拌，待物料混合均勻，將其倒到平放的待涂樣板上;平放到烘箱內(nèi)，在1000C的條件下，干燥2h，取出干燥后的樣板，與地面垂直放入高溫固化爐內(nèi)，爐內(nèi)充滿氬氣保護(hù)，在400 0C恒溫條件下，靜置1min，待爐內(nèi)溫度降為110 °C?130 °C時(shí)取出樣板，進(jìn)行物性檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】C09D5/08GK105838185SQ201610423746
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】王樹江, 單紹雷, 楊永恒, 苑春暉, 溫春陽(yáng), 劉亞鑫
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)