[發(fā)明專利]氮化硼復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110024332.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112812586A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪清;范榮鑫;王典斌;鄧云川;張治財(cái);齊福剛;陳奮飛;周良軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C09C1/00
• 分類號(hào): C09C1/00;C09C3/06;C09D5/08;C09D163/00;C09D183/04;C09D127/12
• 代理公司: 成都希盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;柯海軍

本發(fā)明涉及一種氮化硼復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的氮化硼復(fù)合材料為氮化硼初級(jí)顆粒的外表面包覆有納米二氧化鈦；所述二氧化鈦通過(guò)化學(xué)接枝在氮化硼的表面。本發(fā)明利用納米二氧化鈦修飾氮化硼形成氮化硼復(fù)合材料能提高涂料涂層的抗?jié)B透性，有效屏蔽腐蝕介質(zhì)對(duì)涂料涂層的滲透與破壞，極大地延長(zhǎng)被保護(hù)基底的使用壽命。此外，氮化硼復(fù)合材料的加入也提高了涂料涂層的斷裂韌性和抗應(yīng)變能力。本發(fā)明提供的氮化硼復(fù)合材料和復(fù)合涂料的制備方法簡(jiǎn)單、涂料涂層的厚度可以超薄，能夠有效應(yīng)用于鋼鐵廠、發(fā)電廠和垃圾焚燒廠等腐蝕環(huán)境惡劣的場(chǎng)所。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化硼復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬腐蝕對(duì)人民生活和環(huán)境均會(huì)造成嚴(yán)重的危害，在各類防腐技術(shù)中，有機(jī)涂料保護(hù)是一種最簡(jiǎn)單有效的方法。傳統(tǒng)的防腐涂料作用機(jī)理主要有犧牲陽(yáng)極型、轉(zhuǎn)化型和穩(wěn)定型：犧牲陽(yáng)極型的涂料配方中添加了鉻酸鹽、磷酸鹽、磷酸、亞鐵氰化鉀及穩(wěn)銹顏料等；轉(zhuǎn)化型的涂料是利用轉(zhuǎn)化劑的作用，如將鐵銹轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鐵化合物，再靠成膜液將已轉(zhuǎn)化的銹層粘附在鋼鐵表面；穩(wěn)定型的涂料是利用其中的多種穩(wěn)定劑與鐵銹絡(luò)合，使得鐵銹鈍化失去活性，轉(zhuǎn)變成涂料中的填料。但傳統(tǒng)的防腐涂料都存在如下的缺陷：涂層成分的穩(wěn)定性不足、涂層起泡、涂層的濕附著力降低、腐蝕性介質(zhì)在涂層中的滲透等。

因此，長(zhǎng)效的防腐蝕涂層體系應(yīng)具備以下特點(diǎn)：抗?jié)B透的屏蔽性能、涂層自身成分極其穩(wěn)定、附著力及濕膜附著優(yōu)良、內(nèi)應(yīng)力小，才能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)效抗?jié)B透、緩蝕、電化學(xué)保護(hù)的作用，然而，傳統(tǒng)的防腐涂料無(wú)法組合實(shí)現(xiàn)。目前，通過(guò)添加功能性的納米填料到環(huán)氧樹(shù)脂涂料中是增強(qiáng)涂料各方面性能的有效途徑之一，但是由于在加工過(guò)程中納米填料的分散不充分、納米填料與聚合物基體之間不良的界面相互作用，導(dǎo)致納米材料作為增強(qiáng)材料的應(yīng)用受到嚴(yán)重的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種新的氮化硼復(fù)合材料。

為解決本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，所述氮化硼復(fù)合材料為氮化硼初級(jí)顆粒的外表面包覆有納米二氧化鈦；

所述二氧化鈦通過(guò)化學(xué)接枝在氮化硼的表面；

氮化硼初級(jí)顆粒優(yōu)選為六方氮化硼、菱方氮化硼、立方氮化硼和纖鋅礦氮化硼中至少一種制成的初級(jí)顆粒，更優(yōu)選為六方氮化硼制成的初級(jí)顆粒。

在一種具體實(shí)施方式中，所述氮化硼初級(jí)顆粒為片狀，優(yōu)選所述片狀的片徑為0.5～30μm、厚度為1～100nm；

優(yōu)選所述氮化硼初級(jí)顆粒的制備方法包括以下步驟：將氮化硼原料分散于鹽酸緩沖液中，再與多巴胺鹽酸鹽混合，經(jīng)超聲、加熱攪拌處理制得，進(jìn)一步所述方法還包括將所述加熱攪拌處理得到的混合料經(jīng)固液分離得到固體物料，將固體物料進(jìn)行干燥；

所述氮化硼原料、鹽酸緩沖液與多巴胺鹽酸鹽的質(zhì)量比優(yōu)選為1：100～350：0.2～8；

所述超聲的功率優(yōu)選為100～160W、時(shí)間為5～10h；所述加熱攪拌的溫度優(yōu)選為60～80℃、時(shí)間為5～10h；所述干燥的溫度優(yōu)選為60～80℃、時(shí)間為12～24h；所述鹽酸緩沖液的pH優(yōu)選為7.5～9.5。

鹽酸緩沖液的主要成分是Tris-HCl，又名三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽。

在一種具體實(shí)施方式中，所述氮化硼復(fù)合材料的制備方法包括：在所述氮化硼初級(jí)顆粒存在的條件下，將鈦鹽、有機(jī)醇與酸液進(jìn)行混合反應(yīng)得到；

優(yōu)選先將所述氮化硼初級(jí)顆粒、鈦鹽分散于有機(jī)醇中，再與所述酸液混合后進(jìn)行加熱反應(yīng)；

所述加熱反應(yīng)的溫度優(yōu)選為100～200℃、時(shí)間優(yōu)選為12～24h；

優(yōu)選所述分散采用超聲處理，所述超聲的功率優(yōu)選為100～160W、時(shí)間為1～2h。