聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法与流程

1.本发明涉及复合环氧粉末涂料技术领域，尤其涉及一种聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法。


背景技术：

2.镁锂合金作为超轻合金，由于其高比韧性、卓越的延展性、耐冲击性、优异的阻尼系数和高能粒子的侵入电阻率，在汽车、电信和航空航天等领域具有重要的应用前景。但是，镁锂合金对腐蚀具有很高的敏感性，锂的分解由于界面上形成松散的粉状物质，很难防止持续腐蚀过程，因此，提高镁锂合金耐腐蚀性能和耐磨性能，扩大其应用范围，发挥其优势是十分必要的。
3.有机/无机杂化涂层因其优异的机械性能、耐腐蚀性和化学稳定性而在金属材料保护领域发挥着重要作用。生物体降低了无机成分的脆性，这提高了涂层的耐久性，同时，无机成分可以增强生物体的强度和硬度，这使得涂层具有更好的耐磨性。
4.在有机涂料中，环氧树脂粉末涂料因其在腐蚀性介质中的稳定性、在金属基材上的良好粘附强度、热性能和环保要求而得到发展。此外，为了提高粉末涂料的防腐性能和耐磨性，添加具有合适的形貌和结构、优异的热稳定性和化学稳定性以及与环氧树脂粉末之间具有高效粘附性的无机纳米材料是有利的。
5.二硫化钼具有类似石墨烯的独特层状结构，其中内部原子以共价键结合，夹层垂直松散堆积，通过弱范德华力结合在一起。这种特殊的化学结构赋予了二硫化钼独特的形态和性质。二硫化钼的共价键保证了优异的热稳定性和化学稳定性，二硫化钼作为增强添加剂增强了粉末涂料的机械性能。二硫化钼的二维平面层状形态增强了粉末涂层的阻隔效果，同时也抵消了粉末涂层中的微裂纹。因此，在环氧树脂粉末涂料中加入二硫化钼降低了腐蚀性介质渗透涂料的可能性，提高了粉末涂料的防腐性能。此外，二硫化钼层间的弱范德华力导致二硫化钼层容易滑动，这产生了二硫化钼极好的润滑性。因此，二硫化钼添加剂增加了粉末涂层的耐磨性，但二硫化钼在环氧树脂粉末涂料中的应用仍存在诸多问题。
6.二硫化钼与环氧树脂粉末涂料的附着力很差；此外，由于二硫化钼的界面效应，二硫化钼纳米片的团聚现象在涂层中易受影响，这种现象极大地影响了二硫化钼在涂层中的分散，损害了二硫化钼功能的实现。
7.综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

8.针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，其使用聚多巴胺对二硫化钼进行改性，能够增强二硫化钼与环氧树脂粉末涂料的粘附性，增强粉末涂层的阻隔效果，降低腐蚀性介质渗透涂料的可能性，将粉末涂层涂在镁锂合金表面，能够提高镁锂合金的耐蚀性和耐磨性，延长镁锂合金的使用寿命。
9.为了实现上述目的，本发明提供一种聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的
制备方法，包括如下步骤：
10.步骤一纳米二硫化钼的表面改性
11.将三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中，调节ph为8
‑
8.7，搅拌后超声处理，得到三羟甲基氨基甲烷溶液；
12.将二硫化钼和无水乙醇加入到所述三羟甲基氨基甲烷溶液中超声处理，得到混合溶液一；然后称取盐酸多巴胺加入到所述混合溶液一中，超声处理后搅拌反应；停止反应后离心，离心过程中用乙醇水溶液洗涤至中性，冷冻干燥，研磨后得到改性二硫化钼。
13.步骤二改性二硫化钼与环氧树脂预混合
14.将环氧树脂粉末与所述改性二硫化钼按照质量比90
‑
100：1进行混合，得到改性二硫化钼与环氧树脂预分散体。
15.步骤三环氧树脂复合粉末涂料的制备
16.按照环氧粉末涂料的配方，称取配方中的其他组份；将环氧粉末涂料配方中的其他组份与步骤二所得到的预分散体进行混合；通过熔融共混挤出、冷却压片、粉碎、过筛分级，最后得到粉末涂料产品。
17.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述三羟甲基氨基甲烷溶液的浓度为7.5
‑
8.5g/l。
18.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述三羟甲基氨基甲烷和所述二硫化钼的质量比为1.1
‑
1.3:1，所述二硫化钼与所述盐酸多巴胺的质量比为2.3
‑
2.7:1。
19.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述混合物的球磨方式为：改性二硫化钼与环氧树脂的混合物放入球磨机的玛瑙罐中进行球磨。
20.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述混合物的放入量为玛瑙罐容量的1/2。
21.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述玛瑙罐中还放置有若干冲击介质玛瑙球，所述玛瑙球包括小球、中球、大球。
22.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述混合物一与玛瑙球的质量比为1∶2.8
‑
4。
23.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述混合物三在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，螺杆直径为20mm，转速为35
‑
50rpm；所述双螺杆挤出机包括两个加热区，进料区温度为90
‑
100℃，挤压段温度为105
‑
120℃。
24.根据本发明的聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，所述粉末涂料产品的平均粒度为65
‑
80μm。
25.本发明的目的在于提供一种聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，通过使用聚多巴胺对二硫化钼进行改性，能够增强二硫化钼与环氧树脂粉末涂料的粘附性，并防止二硫化钼纳米片的团聚现象。通过在环氧树脂粉末涂料中添加的改性的二硫化钼，能够提高二硫化钼在环氧树脂粉末中的分散性，使二硫化钼的热稳定性、化学稳定性在环氧树脂粉末涂料中表现的更充分，同时能够增强粉末涂层的阻隔效果，降低腐蚀性介质渗透涂料的可能性，将粉末涂层涂在镁锂合金表面，能够提高镁锂合金的耐蚀性和耐磨性，延长镁锂合金的使用寿命。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.本发明提供了一种聚多巴胺改性二硫化钼复合环氧粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：
28.步骤一纳米二硫化钼的表面改性
29.将三羟甲基氨基甲烷(tris)溶于去离子水中，用稀盐酸调节ph为8
‑
8.7，搅拌后超声处理，得到三羟甲基氨基甲烷溶液。
30.将二硫化钼和无水乙醇加入到三羟甲基氨基甲烷溶液中超声处理，得到混合溶液一；然后称取盐酸多巴胺加入到上述混合溶液一中，超声处理后搅拌反应。停止反应后离心，离心过程中用乙醇水溶液洗涤至中性，冷冻干燥，研磨后得黑色固体粉末改性二硫化钼。
31.三羟甲基氨基甲烷溶液的浓度为7.5
‑
8.5g/l。稀盐酸的浓度为1mol/l。三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中后的搅拌时间为25
‑
40min，超声处理的时间为25
‑
40min。三羟甲基氨基甲烷和二硫化钼的质量比为1.1
‑
1.3:1，二硫化钼与盐酸多巴胺的质量比为2.3
‑
2.7:1。盐酸多巴胺加入到上述混合溶液一中后，超声处理的时间为1.8
‑
2.5h，温度为18
‑
25℃，搅拌反应时间为10
‑
14h。停止反应以4000转/min的转速离心8
‑
12min。
32.步骤二改性二硫化钼与环氧树脂预混合
33.将环氧树脂粉末与改性二硫化钼按照质量比90
‑
100：1进行混合，得到混合物一，将混合物一进行球磨，得到混合物二。
34.混合物一的球磨方式为：混合物一放入球磨机的玛瑙罐中进行球磨；混合物一的放入量为玛瑙罐容量的1/2；玛瑙罐中还放置有若干冲击介质玛瑙球，玛瑙球包括小球、中球、大球；混合物一与玛瑙球的质量比为1∶2.8
‑
4。球磨机的运转速度为450
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600r/min，每隔8
‑
12min交替正反转运行。球磨时间为2.8
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3.2h，本发明的时间选用3h。球磨时间的选择是一个重要的因素，因为太短的时间不能得到一个分散良好的改性二硫化钼与环氧树脂复合粉末，太长的球磨时间将较大程度的破坏二硫化钼的结构。
35.步骤三环氧树脂复合粉末涂料的制备
36.按照环氧粉末涂料的配方，称取配方中的其他组份；将环氧粉末涂料配方中的其他组份与上述混合物进行混合，通过熔融共混挤出、冷却压片、粉碎、过筛分级，最后得到粉末涂料产品。
37.混合物三在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出，螺杆直径为20mm，转速为35
‑
50rpm。双螺杆挤出机包括两个加热区，进料区温度为90
‑
100℃，挤压段温度为105
‑
120℃。粉末涂料产品的平均粒度为65
‑
80μm。
38.环氧粉末涂料的其他组份包括流平剂、安息香、钛白粉、2
‑
甲基咪唑、云母、硅灰石、超细baso4、气相白炭黑等。
39.为了验证本发明复合环氧粉末涂料的制备方法，设置如下若干实施例。
40.实施例1
41.步骤一纳米二硫化钼的表面改性
42.将浓度为7.5g/l的三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中，用稀盐酸调节ph为8.1，搅拌后超声处理，得到三羟甲基氨基甲烷溶液。
43.将二硫化钼和无水乙醇加入到三羟甲基氨基甲烷溶液中超声处理，得到混合溶液一；然后称取盐酸多巴胺加入到上述混合溶液一中，超声处理后搅拌反应。停止反应后离心，离心过程中用乙醇水溶液洗涤至中性，冷冻干燥，研磨后得黑色固体粉末改性二硫化钼。三羟甲基氨基甲烷和二硫化钼的质量比为1.12:1，二硫化钼与盐酸多巴胺的质量比为2.3:1。
44.步骤二改性二硫化钼与环氧树脂预混合
45.将环氧树脂粉末与改性二硫化钼按照质量比90：1进行球磨混合2.8h，得到改性二硫化钼与环氧树脂预分散体。
46.步骤三环氧树脂复合粉末涂料的制备
47.按照环氧粉末涂料的配方，称取配方中的其他组份；将环氧粉末涂料配方中的其他组份与上述混合物通过双螺杆熔融共混挤出、冷却压片、粉碎、过筛分级，最后得到粉末涂料产品。粉末涂料产品的平均粒度为65μm。
48.实施例2
49.步骤一纳米二硫化钼的表面改性
50.将浓度为8.0g/l的三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中，用稀盐酸调节ph为8.3，搅拌后超声处理，得到三羟甲基氨基甲烷溶液。
51.将二硫化钼和无水乙醇加入到三羟甲基氨基甲烷溶液中超声处理，得到混合溶液一；然后称取盐酸多巴胺加入到上述混合溶液一中，超声处理后搅拌反应。停止反应后离心，离心过程中用乙醇水溶液洗涤至中性，冷冻干燥，研磨后得黑色固体粉末改性二硫化钼。三羟甲基氨基甲烷和二硫化钼的质量比为1.2:1，二硫化钼与盐酸多巴胺的质量比为2.4:1。
52.步骤二改性二硫化钼与环氧树脂预混合
53.将环氧树脂粉末与改性二硫化钼按照质量比100：1进行球磨混合2.9h，得到改性二硫化钼与环氧树脂预分散体。
54.步骤三环氧树脂复合粉末涂料的制备
55.按照环氧粉末涂料的配方，称取配方中的其他组份；将环氧粉末涂料配方中的其他组份与上述预分散体进行混合，通过双螺杆熔融共混挤出、冷却压片、粉碎、过筛分级，最后得到粉末涂料产品。粉末涂料产品的平均粒度为73μm。
56.实施例3
57.步骤一纳米二硫化钼的表面改性
58.将浓度为8.5g/l的三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中，用稀盐酸调节ph为8.7，搅拌后超声处理，得到三羟甲基氨基甲烷溶液。
59.将二硫化钼和无水乙醇加入到三羟甲基氨基甲烷溶液中超声处理，得到混合溶液一；然后称取盐酸多巴胺加入到上述混合溶液一中，超声处理后搅拌反应。停止反应后离心，离心过程中用乙醇水溶液洗涤至中性，冷冻干燥，研磨后得黑色固体粉末改性二硫化钼。三羟甲基氨基甲烷和二硫化钼的质量比为1.3:1，二硫化钼与盐酸多巴胺的质量比为2.6:1。
60.步骤二改性二硫化钼与环氧树脂预混合
61.将环氧树脂粉末与改性二硫化钼按照质量比95：1进行球磨混合3.1h，得到改性二硫化钼与环氧树脂预分散体。
62.步骤三环氧树脂复合粉末涂料的制备
63.按照环氧粉末涂料的配方，称取配方中的其他组份；将环氧粉末涂料配方中的其他组份与上述预分散体进行混合，通过双螺杆熔融共混挤出、冷却压片、粉碎、过筛分级，最后得到粉末涂料产品。粉末涂料产品的平均粒度为80μm。
64.综上所述，本发明使用聚多巴胺对二硫化钼进行改性，能够增强二硫化钼与环氧树脂粉末涂料的粘附性，并防止二硫化钼纳米片的团聚现象。通过在环氧树脂粉末涂料中添加的改性的二硫化钼，能够提高二硫化钼在环氧树脂粉末中的分散性，使二硫化钼的热稳定性、化学稳定性在环氧树脂粉末涂料中表现的更充分，同时能够增强粉末涂层的阻隔效果，降低腐蚀性介质渗透涂料的可能性，将粉末涂层涂在镁锂合金表面，能够提高镁锂合金的耐蚀性和耐磨性，延长镁锂合金的使用寿命。
65.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。