片狀納米二硫化鉬材料和納米復(fù)合金屬防腐涂層材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種片狀納米二硫化鉬的制備方法，將原料具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鉬分散在硝酸和鹽酸的混合溶液中，采用加熱或超聲方法進(jìn)行液相剝離，反應(yīng)完成后，得到片狀納米二硫化鉬。本發(fā)明還提出復(fù)合納米金屬防腐涂層材料及其制備方法，通過(guò)將所述納米片狀二硫化鉬與納米二氧化硅溶膠復(fù)合得到。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，原料易得，廣泛應(yīng)用于金屬材料的防銹處理及性能改進(jìn)，延長(zhǎng)金屬使用壽命和降低能耗。
【專利說(shuō)明】片狀納米二硫化鉬材料和納米復(fù)合金屬防腐涂層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及片狀納米材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種片狀納米二硫化鑰材料的制備方法、以及一種納米復(fù)合金屬防腐涂層材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]片狀納米二硫化鑰材料具有不同于塊體材料的熱、電、光、力學(xué)等方面的性質(zhì)，其在光電子器件領(lǐng)域、復(fù)合材料、摩擦材料具有廣闊的的潛在應(yīng)用前景。目前可以采用微機(jī)械力剝離法、鋰離子插層法、液相超聲法等進(jìn)行剝離，微機(jī)械力剝離法以其操作相對(duì)簡(jiǎn)便且剝離程度高是目前應(yīng)用最為成熟的方法，它能得到單層二硫化鑰且剝離產(chǎn)物具有較高的載流子遷移率，一般多用于制作場(chǎng)效應(yīng)晶體管，缺點(diǎn)是制備規(guī)模小和可重復(fù)性較差(ACSNano2010,4, 2695 ；Nat.Nanotechnol.2011,6,147.);鋰離子插層法是目前剝離效率比較高的方法，鋰離子插層法最早始于1986年，Morrison等首次通過(guò)該法制得單層二硫化鑰，其基本原理是先利用鋰離子插層劑(如丁基鋰，n-C4H9Li)嵌入到二硫化鑰粉末中，形成LixMoS2 (x ^ I)插層化合物，再通過(guò)插層化合物與質(zhì)子性溶劑(一般是水，也可選用稀酸或低沸點(diǎn)的醇類)劇烈反應(yīng)所產(chǎn)生出的大量氫氣增大二硫化鑰的層間距，進(jìn)而得到多層甚至單層二硫化鑰，鋰離子插層法用以剝離二硫化鑰的基本步驟為:先將二硫化鑰粉末和正丁基鋰的正己烷溶液置于100°C的惰性氣體環(huán)境下反應(yīng)3天，得到剝離插層物，然后加入水等質(zhì)子性溶劑,接著超聲60min、過(guò)濾、離心懸濁液并用去離子水多次洗滌至中性，最后真空干燥即可得到類石墨烯二硫化鑰，缺點(diǎn)是耗時(shí)、制備條件嚴(yán)格，且去除鋰離子極易導(dǎo)致類石墨烯二硫化鑰的聚集(Mater.Res.Bull.1986,21,457 ；Adv.Mater.2002,14,265.);液相超聲法最近新發(fā)展出來(lái)的方法，2011年，Coleman等通過(guò)向二硫化鑰粉末中添加N-甲基-2-批咯烷酮(NMP)，N-乙基-2-吡咯烷酮(NVP)、異丙醇(IPA)、二甲基亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)等，接著超聲、離心、真空干燥從而制得類石墨烯二硫化鑰，然而它的剝離程度和剝離效率均低于前兩種方法，片狀納米二硫化鑰的產(chǎn)率很低，產(chǎn)率僅達(dá)到百分之十幾(Science2011, 331, 568 ；Adv.Mater.2011, 23,417)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明創(chuàng)新提出一種采用層狀晶體結(jié)構(gòu)材料的液相剝離方法來(lái)制備得到納米片狀二硫化鑰的方法，提出將該納米片狀二硫化鑰應(yīng)用于納米復(fù)合金屬防腐涂層材料中的用途，還提出一種納米復(fù)合金屬防腐涂層材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明提出了一種納米片狀二硫化鑰的制備方法，將具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰粉末材料分散在硝酸和鹽酸的混合溶液中，通過(guò)加熱或超聲的方法對(duì)前述混合液進(jìn)行處理，在反應(yīng)的過(guò)程中，硝酸和鹽酸的混合液發(fā)生反應(yīng)生成Cl2或NOCl氣體，進(jìn)入所述二硫化鑰塊體材料的內(nèi)部，通過(guò)受熱膨脹或超聲膨脹，所述二硫化鑰塊體材料中進(jìn)行層與層分離，反應(yīng)完畢后，采用離心分離或抽濾分離，再用去離子水清洗后，從而制得所述片狀納米二硫化鑰材料。其中，所述片狀納米二硫化鑰材料厚度小于100納米，極易分散于有機(jī)溶劑中，可以與納米二氧化硅溶膠復(fù)合制備得到復(fù)合材料。
[0005]其中，所述原料具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰塊體材料與所述硝酸和鹽酸混合液的質(zhì)量比為100: I~6: I。
[0006]其中，所述硝酸和鹽酸的體積比為1: 6~6: I。優(yōu)選地，所述硝酸為濃硝酸，如，濃度為65%濃硝酸。優(yōu)選地，所述鹽酸為濃鹽酸，如，濃度為35.5%的濃鹽酸。
[0007]其中，所述加熱的溫度為30~120°C ;加熱時(shí)間為10~120分鐘。
[0008]其中，采用超聲時(shí)可以適當(dāng)加熱，加熱溫度為30~95°C ;加熱時(shí)間為10~120分鐘。
[0009]其中，超聲或加熱的時(shí)間為10分鐘到120分鐘。
[0010]其中，所述硝酸和鹽酸的混合液可以分批次加入到原料具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰粉末材料中。加熱或超聲可多次反復(fù)操作。
[0011]本發(fā)明還提出了一種通過(guò)本發(fā)明制備方法得到的片狀納米二硫化鑰材料，片狀納米二硫化鑰材料厚度小于100納米，極易分散于有機(jī)溶劑中。進(jìn)一步地，其可以與納米二氧化硅溶膠復(fù)合制備得到復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明還提出一種納米復(fù)合金屬防腐涂層材料，其包括所述片狀納米二硫化鑰材料、納米二氧化娃材料，其中，納米二硫化鑰填充到納米二氧化娃材料中，能增強(qiáng)涂層材料的硬度、耐磨性能及膜層的耐候性。
[0013]本發(fā)明納米復(fù)合金屬防腐涂層材料中，所述片狀納米二硫化鑰材料的含量為2-25%，所述納米二氧化硅材料的含量為15-65%。優(yōu)選地，所述納米片狀二硫化鑰材料的含量為5-15%，所述納米二氧化硅材料的含量為25-40%。
[0014]本發(fā)明還提出了一種納米復(fù)合金屬防腐涂層材料的制備方法，以醇為溶劑，將片狀納米二硫化鑰加入到納米二氧化硅材料中，制備得到納米復(fù)合金屬防腐涂層材料。所述制備方法包括具體步驟如下:
[0015](I)將具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰塊體材料分散在硝酸和鹽酸的混合溶液中，通過(guò)加熱或超聲的方法對(duì)前述混合液進(jìn)行處理，在反應(yīng)的過(guò)程中，硝酸和鹽酸的混合液發(fā)生反應(yīng)生成Cl2或顯(:1氣體，進(jìn)入所述具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰塊體材料的內(nèi)部，通過(guò)加熱膨脹或超聲膨脹，使其層與層分離，制得所述片狀納米二硫化鑰材料；
[0016](2)將硅烷分散在醇類溶劑中，室溫下攪拌，滴加含酸或堿的水溶液，硅烷水解，得到納米二氧化硅膠體溶液；
[0017](3)將步驟(1)制得的片狀納米二硫化鑰的醇溶液滴加入步驟(2)制得的納米二氧化硅溶膠中，室溫下攪拌混合均勻，得到所述納米復(fù)合金屬防腐涂層材料。
[0018]其中，所述醇類溶劑包括乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、1-甲基-乙二醇、1-乙基-乙二醇、1-丁基-乙二醇、I，3-丙二醇、I, 2-丙二醇、I, 2-丁二醇、I, 3-丁二醇、1，4_ 丁二醇，1，2_ 戊二醇。
[0019]其中，所述硅烷為四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基二乙氧基娃烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基聚硅酸酯、3-環(huán)氧丙醇三甲氧基硅烷、Y -丙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十TK烷基二甲氧基硅烷、十二氣庚基丙基二甲氧基硅烷、TK氣丁基丙基二甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷、六氟丁基丙基乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一種或兩種以上。
[0020]其中，所述納米二氧化硅膠體溶液可以通過(guò)硅烷在酸或堿性條件下水解制備得到。所述酸可以是鹽酸、醋酸、硝酸、高氯酸、硫酸、硫酸中的任意一種或兩種以上。所述堿可以是氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫中任意一種或兩種以上。
[0021]其中，所述納米二氧化硅溶膠可以直接從市場(chǎng)中購(gòu)買，例如，阿克蘇諾貝爾的Levasil系列硅溶膠，扶?；瘜W(xué)工業(yè)集團(tuán)或南京海泰納米材料有限公司的納米硅溶膠。
[0022]其中，納米二氧化硅溶膠也可以通過(guò)將兩種或兩種以上的納米二氧化硅溶膠進(jìn)行復(fù)合制備得到。
[0023]在一個(gè)具體實(shí)施方案中，步驟(1)片狀納米二硫化鑰材料的制備為:在圓底燒瓶中，將硝酸加入鹽酸中，搖換均勻后，加入粉狀二硫化鑰材料，將混合液加熱至50-110°C，反應(yīng)30-120分鐘，或者將圓底燒瓶放在超聲波清洗機(jī)中，超聲30到120分鐘，反應(yīng)完畢后，加入去離子水進(jìn)行稀釋，產(chǎn)物采用過(guò)濾或者離心分離方法分離，并用去離子水進(jìn)行清洗，最后將其收集并分散在醇類溶劑中。
[0024]本發(fā)明還提出了將本發(fā)明制備得到的片狀納米二硫化鑰材料在納米復(fù)合金屬防腐涂層材料中的應(yīng)用。
[0025]本發(fā)明還提出了納米復(fù)合金屬防腐涂層材料應(yīng)用于金屬基材上形成防腐涂層的應(yīng)用。將金屬基材進(jìn)行脫脂清洗干凈，并在空氣中干燥備用。金屬基材可以是鋁、鐵、鋼、銅、鋅、鎳鉻或合金。將納米復(fù)合金屬防腐涂層材料采用刷涂、浸涂、輥涂、噴涂流掛或或旋涂工藝涂布于金屬基材，涂布完后，依次通過(guò)室溫固化和高溫固化，例如，先在室溫下干燥固化得到穩(wěn)定的膜層，然后轉(zhuǎn)移至固化爐進(jìn)行高溫固化，然后，將其冷卻至室溫，在金屬基材上形成金屬防腐涂層。優(yōu)選地，固化可選擇在空氣中或在惰性氣氛中固化。優(yōu)選地，高溫固化的溫度為250-450°C。優(yōu)選地，通過(guò)室溫干燥后，在250-450°C的溫度處理5_30分鐘后，在金屬表面形成ι-?ο微米的耐溫防腐涂層。納米復(fù)合金屬防腐涂層材料中，組分納米二氧化硅材料與組分片狀納米二硫化鑰材料之間固化后形成交織結(jié)構(gòu)，得到耐久性能良好的納米復(fù)合涂層。將其涂布到鐵、銅、鋁、鎂或合金表面上，經(jīng)固化可以在金屬表面形成耐溫抗氧化防腐涂層。
[0026]本發(fā)明還提出了一種金屬防腐材料，其包括金屬基材和納米金屬防腐涂層材料；所述納米金屬防腐涂層材料以涂布方法涂布在所述金屬基材上。
[0027]本發(fā)明有益效果包括:本發(fā)明片狀納米二硫化鑰的制備方法簡(jiǎn)單、效率高、產(chǎn)率高，制備得到的片狀納米二硫化鑰分散性好，容易與納米二氧化硅溶膠復(fù)合，進(jìn)一步制備得到性能穩(wěn)定的納米復(fù)合金屬防腐涂層材料。本發(fā)明納米復(fù)合防腐涂層材料的耐久性能好、硬度高、具有耐酸、耐堿性、能承受800°C以上的高溫。本發(fā)明具有明顯的抗高溫氧化功能和耐摩擦功能。優(yōu)選地，膜層的鉛筆硬度大于7H。本發(fā)明產(chǎn)品可應(yīng)用于建筑、汽車、電器、家電、緊固件、結(jié)構(gòu)件等金屬配件的防銹處理及性能改進(jìn)，延長(zhǎng)金屬使用壽命和降低能耗。本發(fā)明金屬耐腐蝕涂料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，所需要的原料易得，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明二硫化鑰材料的SEM圖。
[0029]圖2為本發(fā)明制備得到的片狀納米二硫化鑰SEM圖。
[0030]圖3為本發(fā)明制備得到的片狀納米二硫化鑰TEM圖。
[0031]圖4為本發(fā)明制備得到的片狀納米二硫化鑰HTEM圖。
[0032]圖5為本發(fā)明制備得到的片狀納米二硫化鑰晶格電子衍射圖。
[0033]圖6為涂布了本發(fā)明納米金屬防腐涂層材料的鍍膜鍍銅硅晶片。
[0034]圖7為鍍銅硅晶片在350°C溫度下放置20分鐘后，銅膜發(fā)生明顯脫落。
[0035]圖8為部分鍍膜鐵片在400°C溫度下放置60分鐘后，鍍膜區(qū)域，金屬?zèng)]有被氧化，未鍍膜區(qū)域發(fā)生明顯銹化。
[0036]圖9為鍍膜角鋼在5%的鹽酸水溶液浸泡24小時(shí)，角鋼無(wú)明顯生銹。
[0037]圖10為未鍍膜角鋼在5%的鹽酸水溶液浸泡20分鐘，角鋼明顯生銹。
【具體實(shí)施方式】
[0038]結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、試劑、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。
[0039]實(shí)施例1
[0040]將2克硝酸加入到裝有6克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入0.2克二硫化鑰粉末，在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，采用油浴加熱，將油浴升至110°C，并保持30分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在2克異丙醇中。本實(shí)施例及以下各實(shí)施例制備得到的片狀納米二硫化鑰的SEM圖、TEM圖、HTEM圖、晶格電子衍射圖分別如圖2-5所示。比較二硫化鑰材料和制備得到的片狀納米二硫化鑰的SEM圖(圖1和圖2)，可以看出通過(guò)本發(fā)明的方法，制備得到了厚度小于100納米的片狀納米二硫化鑰材料。
[0041]實(shí)施例2
[0042]將2克硝酸加入到裝有6克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入0.2克二硫化鑰粉末，
在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，將反應(yīng)瓶置于超聲波發(fā)生器中，進(jìn)行超聲，水浴溫度設(shè)置為50°C，超聲20分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在2克異丙醇中。
[0043]實(shí)施例3
[0044]將3克硝酸加入到裝有6克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入0.2克二硫化鑰粉末，在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，采用油浴加熱，將油浴升至110°C，并保持30分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在2克異丙醇中。
[0045]實(shí)施例4
[0046]將3克硝酸加入到裝有3克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入0.2克二硫化鑰粉末，在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，采用油浴加熱，將油浴升至110°C，并保持30分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在2克異丙醇中。
[0047]實(shí)施例5
[0048]將6克硝酸加入到裝有2克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入0.2克二硫化鑰粉末，在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，采用油浴加熱，將油浴升至110°C，并保持30分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在2克異丙醇中。
[0049]實(shí)施例6
[0050]將6克硝酸加入到裝有18克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入2克二硫化鑰粉末，在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，采用油浴加熱，將油浴升至110°c，并保持30分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在10克異丙醇中。
[0051]實(shí)施例7
[0052]將12克硝酸加入到裝有36克鹽酸的10mL圓底燒瓶中，加入4克二硫化鑰粉末，在圓底燒瓶中裝上一個(gè)直型冷凝管，并套上一個(gè)尾氣吸收裝置，將尾氣用水吸收，避免將尾氣直接排到空氣中，采用油浴加熱，將油浴升至110°C，并保持30分鐘，反應(yīng)完畢后，加入30mL去離子水將反應(yīng)液進(jìn)行稀釋，然后采用離心分離將產(chǎn)物分離出來(lái)，并用去離子水洗滌三次，用異丙醇洗滌一次，最后將得到的產(chǎn)物分散在20克異丙醇中。
[0053]實(shí)施例8
[0054]將22.6克甲基三乙氧基硅烷和10.2克四乙氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入5.6克2當(dāng)量鹽酸溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0055]實(shí)施例9
[0056]將10.6克二甲基二乙氧基硅烷和17.8克四乙氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入5.2克2當(dāng)量鹽酸溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0057]實(shí)施例10
[0058]將10.6克二甲基二乙氧基硅烷和17.8克四乙氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入5.2克2當(dāng)量硝酸溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0059]實(shí)施例11
[0060]將22.6克甲基三乙氧基硅烷和10.2克四乙氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入5.6克2當(dāng)量磷酸溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0061]實(shí)施例12
[0062]將22.6克甲基三乙氧基硅烷、10.2克四乙氧基硅烷和1.5克十三氟辛基三甲氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入5.9克2當(dāng)量磷酸溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0063]實(shí)施例13
[0064]將10.6克二甲基二乙氧基硅烷和17.8克四乙氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入5.2克2當(dāng)量氫氧化鈉溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0065]實(shí)施例14
[0066]將22.6克甲基三乙氧基硅烷、10.2克四乙氧基硅烷和1.5克十三氟辛基三甲氧基硅烷依次加入到60克乙醇中，磁力攪拌均勻后，緩慢滴加入6.7克2當(dāng)量氫氧化鉀溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)后，得到納米二氧化硅溶膠。
[0067]實(shí)施例15
[0068]在攪拌下，將8克Levasil S200加入到實(shí)施例8中的納米二氧化硅溶膠中，攪拌均勻后，將實(shí)施例7中制備得到的片狀納米二硫化鑰材料加入到上述溶液中，室溫?cái)嚢鐸小時(shí)后，制備得到復(fù)合納米金屬納米防腐涂層材料。
[0069]實(shí)施例16
[0070]在攪拌下，將8克南京海泰納米材料有限公司的納米二氧化硅溶膠加入到實(shí)施例9中的納米二氧化硅溶膠中，攪拌均勻后，將實(shí)施例6中制備得到的片狀納米二硫化鑰材料加入到上述溶液中，室溫?cái)嚢鐸小時(shí)后，制備得到復(fù)合納米金屬納米防腐涂層材料。
[0071]實(shí)施例17
[0072]在攪拌下，將12克Levasil S200加入到實(shí)施例10中的納米二氧化硅溶膠中，攪拌均勻后，將實(shí)施例7中制備得到的片狀納米二硫化鑰材料加入到上述溶液中，室溫?cái)嚢鐸小時(shí)后，制備得到復(fù)合納米金屬納米防腐涂層材料。
[0073]實(shí)施例18
[0074]在攪拌下，將12克Levasil S200加入到實(shí)施例11中的納米二氧化硅溶膠中，攪拌均勻后，將實(shí)施例7中制備得到的片狀納米二硫化鑰材料加入到上述溶液中，室溫?cái)嚢鐸小時(shí)后，制備得到復(fù)合納米金屬納米防腐涂層材料。
[0075]實(shí)施例19
[0076]在攪拌下，將9克Levasil S200加入到實(shí)施例12中的納米二氧化硅溶膠中，攪拌均勻后，將實(shí)施例7中制備得到的片狀納米二硫化鑰材料加入到上述溶液中，室溫?cái)嚢鐸小時(shí)后，制備得到復(fù)合納米金屬納米防腐涂層材料。
[0077]實(shí)施例20
[0078] 在攪拌下，將8克Levasil300納米二氧化硅溶膠加入到實(shí)施例13中的納米二氧化硅溶膠中，攪拌均勻后，將實(shí)施例7中制備得到的片狀納米二硫化鑰材料加入到上述溶液中，室溫?cái)嚢鐸小時(shí)后，制備得到復(fù)合納米金屬納米防腐涂層材料。
[0079]實(shí)施例21
[0080]將直徑為200mm的鍍銅硅晶圓清洗并干燥，將實(shí)施例15中制備的復(fù)合納米金屬防腐涂層材料旋涂在其上面，待膜層在室溫中干燥后，固化得到穩(wěn)定的膜層，再將其轉(zhuǎn)移到燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫固化，將溫度升高到300°C并保持10分鐘，讓其在燒結(jié)爐中冷卻，得到耐腐蝕抗氧化鍍膜硅晶圓，膜層厚度控制在1-10微米。圖5為制備得到的樣品，將其放置為400°C的烘箱中，處理60分鐘，銅膜穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)生銅被氧化現(xiàn)象。圖6為未鍍膜鍍銅硅晶圓，在400°C的烘箱中，處理60分鐘后，銅膜明顯脫落。
[0081]實(shí)施例22
[0082]將邊長(zhǎng)為15厘米的鐵片脫銹，清洗干凈并干燥，將實(shí)施例16中制備得到復(fù)合納米金屬防腐涂層材料采用噴涂工藝涂敷在其上面，其中鐵片進(jìn)行部分遮擋，留出部分未鍍膜，膜層厚度為控制在1-10微米，待膜層在室溫中干燥后，固化得到穩(wěn)定的膜層，再將其轉(zhuǎn)移到燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫固化，將溫度升高到300°c并保持10分鐘，讓其在燒結(jié)爐中冷卻，得到部分鍍膜鐵片。圖7為部分鍍膜鐵片，未鍍膜部分，表面被氧化嚴(yán)重，鍍膜區(qū)域，性能穩(wěn)定。
[0083]實(shí)施例23
[0084]將角鋼樣品脫銹，清洗干凈并干燥，將實(shí)施例17中制備得到復(fù)合納米金屬防腐涂層材料采用噴涂工藝涂敷在其上面，膜層厚度控制在1-10微米，待膜層在室溫中干燥后，固化得到穩(wěn)定的膜層，再將其轉(zhuǎn)移到燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫固化，將溫度升高到300°C并保持10分鐘，讓其在燒結(jié)爐中冷卻，得到鍍膜角鋼。將其放入5%的鹽酸水溶液浸泡24小時(shí)，膜層穩(wěn)定，角鋼沒(méi)有發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。圖8為鹽酸浸泡后的鍍膜角鋼。圖9為未鍍膜角鋼，在鹽酸中明顯銹蝕。
[0085]采用上述步驟，分別將實(shí)施例18、19、20合成得到的復(fù)合納米金屬防腐涂層材料涂布到角鋼上，表現(xiàn)類似的防腐性能。本發(fā)明金屬防腐涂層材料還可涂布在鋁、鐵、銅、鋅、鎳鉻或合金等其他金屬原件上。涂布方法還可以通過(guò)提拉法、噴涂法、流掛等方法。高溫固化溫度還可調(diào)節(jié)為450°C、600°C等適宜溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種片狀納米二硫化鑰材料的制備方法，其特征在于，將原料具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰粉末材料分散在硝酸和鹽酸的混合溶液中，通過(guò)加熱或超聲的方法對(duì)前述混合液進(jìn)行處理；在反應(yīng)過(guò)程中，所述硝酸和鹽酸的混合液發(fā)生反應(yīng)生成Cl2或NOCl氣體，進(jìn)入所述具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰材料的內(nèi)部，通過(guò)受熱膨脹或超聲膨脹，使其層與層分離，制得所述片狀納米二硫化鑰材料。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原料具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰粉末材料與所述硝酸和鹽酸混合液的質(zhì)量比為100: I~6: I。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硝酸和所述鹽酸的體積比為1: 6 ~6:1。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述加熱的溫度為30~120°C;加熱時(shí)間為10~120分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，采用超聲時(shí)加熱的溫度為30~95°C；加熱時(shí)間為10~120分鐘。
6.一種按權(quán)利要求1所述方法制備得到的片狀納米二硫化鑰材料，其特征在于，所述片狀納米二硫化鑰材料厚度小于100納米，極易分散于有機(jī)溶劑中。
7.—種納米復(fù)合金屬防腐涂層材料，其特征在于，其包括片狀納米二硫化鑰材料、納米二氧化硅材料，所述納米二硫化鑰材料填充在所述納米二氧化硅材料中，所述片狀納米二硫化鑰材料按權(quán)利要求1所述方法制備得到。
8.如權(quán)利要求7所述的納米復(fù)合金屬防腐涂層材料，其特征在于，所述片狀納米二硫化鑰材料的含量為2-25%，所述納米二氧化硅材料的含量為15-65%。
9.一種納米復(fù)合金屬防腐涂層材料的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟: (1)將具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰粉末材料分散在硝酸和鹽酸的混合溶液中，通過(guò)加熱或超聲的方法對(duì)前述混合液進(jìn)行處理，在反應(yīng)過(guò)程中，硝酸和鹽酸的混合液發(fā)生反應(yīng)生成Cl2或NOCl氣體，進(jìn)入所述具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二硫化鑰粉末材料的內(nèi)部，通過(guò)加熱膨脹或超聲膨脹，使其層與層分離，制得所述片狀納米二硫化鑰材料； (2)將硅烷分散在醇類溶劑中，室溫下攪拌，滴加含酸或堿的水溶液，硅烷水解，得到納米二氧化硅膠體溶液； (3)將步驟(1)制得的片狀納米二硫化鑰材料加入步驟(2)制得的納米二氧化硅溶膠中，室溫下攪拌混合均勻，得到如權(quán)利要求7所述的所述納米復(fù)合金屬防腐涂層材料。
10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述醇類溶劑包括乙醇、異丙醇、正丙醇、正丁醇、異丁醇、1-甲基-乙二醇、1-乙基-乙二醇、1-丁基-乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇，1，2-戊二醇。
11.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷為四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基聚硅酸酯、3-環(huán)氧丙醇二甲氧基硅烷、Y _丙基二乙氧基硅烷、羊基二乙氧基硅烷、羊基二甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、十八烷基二甲氧基硅烷、十TK烷基二甲氧基硅烷、十二氣庚基丙基二甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十二氟庚基丙基三乙氧基硅烷、六氟丁基丙基乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一種或兩種以上。
12.如權(quán)利要求6所述的片狀納米二硫化鑰材料在納米復(fù)合金屬防腐涂層材料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK104176781SQ201410392616
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】林和春, 羅倩倩, 彭暉 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)