[发明专利]一种碳纳米管复合陶瓷网络改性水性不粘涂料的制备方法

说明书

本发明涉及涂料领域，公开了一种碳纳米管复合陶瓷网络改性水性不粘涂料的制备方法，包括：1）碳纳米管的预分散；2.1）将碳纳米管浆体与硅烷偶联剂反应，再与正硅酸四乙酯反应，得到陶瓷网络原位改性的碳纳米管；2.2）在碳纳米管表面包覆无定型氧化铝，再与正硅酸四乙酯反应，得到陶瓷网络原位改性的碳纳米管；3）将含氟乳液和正硅酸四乙酯预混合，再加入陶瓷网络原位改性的碳纳米管，升温搅拌反应后，加入其他组分。本发明方法可形成有机‑无机的互穿网络结构，使得碳纳米管被锁定在该网络结构的孔隙中，并形成导电网络通道，对碳纳米管的性能影响小，可提升涂层的物理机械性能和防腐效果。

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种碳纳米管复合陶瓷网络改性水性不粘涂料的制备方法。

背景技术

铁质炊具由于其自身结构，在运输，储存及使用过程中极易生锈，一直以来的传统方法是在炊具表面涂覆油层，该油层不仅防锈能力有限，而且油层在悬挂出售时极易吸灰造成二次污染。防腐是每一位铁质炊具消费者的需求，在众多的解决方案中，最便捷、通用的是涂层法，该方法通过在基材表面形成涂层，从而有效阻止或缓解环境中的氧、水分等与基材的接触从而达到防腐的目的，专用于铁质炊具防腐的涂料市场容量巨大。此外，铁质炊具的另一大发展趋势是不粘化，实现健康少油、无油烟、炊具易于清洗的烹饪方式。提升不粘涂料应用于铁质炊具上的防腐性能也成为了迫切的需要。

碳纳米管是目前研究比较多的一类金属防护材料，因其特殊的结构、优异的化学稳定性以及电学性能等，在各个领域中均有应用，随着技术的发展，其在提高涂层性能方面也有应用。碳纳米管用于纳米聚合物基复合材料时，对性能的提升尤为明显。碳纳米管的结构非常简单，主要可以分为二维结构和三维结构，三维结构相对比较复杂，属于单分子材料，并且通过多层的嵌套，可以实现非常复杂的防腐材料结构，达到更加优越的性能。

碳纳米管的使用可以提高涂层的性能，然而碳纳米管在涂料中的使用存在一定的问题，如直接在涂料中添加碳纳米管，其在涂料中分散性差、易团聚。因此，在金属防腐涂层制备过程中，碳纳米管的改性至关重要。硅烷偶联剂是一类应用广泛的偶联剂，其分子结构中具有能和无机材料结合的基团，因此在现有技术中使用硅烷偶联剂对碳纳米管进行改性有利于提高其在涂料中的分散性。

然而，用硅烷偶联剂对碳纳米管进行改性虽然一定程度上可以提高其分散性，但或多或少都会对碳纳米管的性能产生影响，市售的碳纳米管表面已经损失了大部分的羟基官能团，因此采用硅烷偶联剂改性之前，需要对其进行处理，一般采用浓硫酸和浓硝酸的混酸体系对其进行氧化处理，使碳纳米管表面重新产生较多的羟基官能团，便于改性，但该工艺会带来较大酸性污染，而如不加处理，则硅烷偶联剂对碳纳米管的改性，很难键接到碳纳米管上，呈现一种物理共混的状态，当加入到有机涂料中后，这种物理包覆的状态极易被破坏，进而失去了避免碳纳米管团聚的作用。

由上可知，利用硅烷偶联剂对碳纳米管进行改性这一传统方法，会影响防腐涂层的物理机械性能和防腐效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碳纳米管复合陶瓷网络改性水性不粘涂料的制备方法，本发明先对碳纳米管改性，然后与正硅酸四乙酯反应形成无机陶瓷网络，实现对碳纳米管的原位改性。在得到无机陶瓷网络后再与正硅酸四乙酯和含氟乳液混合反应，形成有机-无机的互穿网络结构，使得碳纳米管被锁定在该网络结构的孔隙中，并形成导电网络通道，与单纯的硅烷偶联剂改性相比对碳纳米管的性能影响小，可提升涂层的物理机械性能和防腐效果。

本发明的具体技术方案为：

一种碳纳米管复合陶瓷网络改性水性不粘涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)碳纳米管的预分散：将碳纳米管通过预分散工艺分散于水中，形成碳纳米管浆体。

2)碳纳米管的改性：分为方案2.1)或方案2.2)：