CN108623866A - 一种耐腐蚀的复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀的复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀的复合材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：玻璃纤维4‑7份、纳米二氧化钛2.8‑5.6份、锰粉6‑12份、腈硅橡胶4‑8份、丁苯橡胶10‑15份、氧化镁2‑3.6份、氧化锌3‑4份、硬脂酸4‑6份、聚苯胺8‑12份、铁粉6‑10份、铝粉32‑45份、三烯丙基异氰脲酸酯6‑8份、方解石12‑15份和百里香13‑18份。本发明原料来源广泛，制备工艺简单，通过将橡胶等物品包覆金属基体，然后在与百里香提取液等组分混合均匀，制备的成品耐腐蚀性强，电阻率高，使用寿命长达7年以上，可以满足人们的使用需求。

Description

一种耐腐蚀的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料，具体是一种耐腐蚀的复合材料。
背景技术
接地是为保证电力，通讯，微电子设备等设备，建筑及人身安全的重要手段。随着电力，微电子以及尖端科学的进步，对于接地***的要求也越来越高。近年来由于接地***不良造成的设备损坏事故频频发生，特别是在雷雨季节接地装置发生腐蚀，使接地电阻值
升高，使接地***的热稳定性能降低，从而引发的设备因雷击而损坏也频频发生。随着电力***容量的不断增大，接地网安全运行的要求越来越严格，对杆塔接地电阻的稳定性的要求也越高。目前电力***接地体主要面临腐蚀和降阻问题，长期以来，国内外开展了大量接地技术研究课题，提出了等离子接地棒等降阻技术，以及阴极保护防腐技术，但至今未从根本上解决接地腐蚀问题。
电力***接地网一般采用钢、铜、锌包钢、铜包钢等金属材料，价格昂贵，且易发生自然腐蚀，镀锌钢等电镀合金材料防腐效果差，在外力及环境因素作用下，硬质金属接地体与软质突然胶体之间易形成氧浓差电化学腐蚀，使其使用寿命缩短，复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能，这就是接地材料的研究趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀的复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐腐蚀的复合材料，包括以下重量份的原料：玻璃纤维4-7份、纳米二氧化钛2.8-5.6份、锰粉6-12份、腈硅橡胶4-8份、丁苯橡胶10-15份、氧化镁2-3.6份、氧化锌3-4份、硬脂酸4-6份、聚苯胺8-12份、铁粉6-10份、铝粉32-45份、三烯丙基异氰脲酸酯6-8份、方解石12-15份和百里香13-18份。
作为本发明进一步的方案：丁苯橡胶中结合苯乙烯的质量分数为21-35%。
作为本发明进一步的方案：玻璃纤维的长度为0.8-2.6mm，纳米二氧化钛的粒径为12-68nm。
所述耐腐蚀的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将玻璃纤维、腈硅橡胶、丁苯橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯和方解石在球料比为40-55：1的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤二，将百里香切碎成0.2-0.7cm的段，然后将百里香段投入萃取釜中，抽真空降至10MPa以下，排出萃取釜内空气，然后用柱塞泵往萃取釜内打入四氟乙烷溶液，通过视镜观察液位淹没百里香段为止，启动搅拌，开始萃取，萃取压力范围为1.0-1.2Mpa，温度范围为40-50摄氏度，每次萃取时间30-45分钟，共萃取3-4次，接着在分离釜中进行减压升温蒸发分离，分离压力范围为0.5-0.8Mpa，温度范围为40-50摄氏度，分离时间为15-25分钟，亚临界萃取后，萃取物经过高速离心机离心分离和过滤，得到百里香提取液；
步骤三，将纳米二氧化钛、锰粉、氧化镁、氧化锌、铁粉和铝粉加入至电弧熔融炉内，在10-20MPa下加热至熔融状态并且保持2-3小时，得到混合熔融液；
步骤四，将硬脂酸和聚苯胺溶于其总重量6-8倍的质量分数为20-25%的盐酸溶液中并且超声分散得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物和百里香提取液在高速混合机中混合均匀并且在质量分数为20-30%的氢氧化钠溶液中浸泡3-4小时，得到第三混合物，然后将第三混合物加入混合熔融液中并且在260-330摄氏度的反应釜中反应15-20小时，得到第四混合物；
步骤六，将第二混合物加入第四混合物中并且在58-70摄氏度下搅拌反应5-8小时，取出后自然晾干，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤四的超声分散功率为300-420W，超声频率为30-40KHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，制备工艺简单，通过将橡胶等物品包覆金属基体，然后在与百里香提取液等组分混合均匀，制备的成品耐腐蚀性强，电阻率高，使用寿命长达7年以上，可以满足人们的使用需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种耐腐蚀的复合材料，包括以下重量份的原料：玻璃纤维4份、纳米二氧化钛2.8份、锰粉6份、腈硅橡胶4份、丁苯橡胶10份、氧化镁2份、氧化锌3份、硬脂酸4份、聚苯胺8份、铁粉6份、铝粉32份、三烯丙基异氰脲酸酯6份、方解石12份和百里香13份。丁苯橡胶中结合苯乙烯的质量分数为28%。
所述耐腐蚀的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将玻璃纤维、腈硅橡胶、丁苯橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯和方解石在球料比为48：1的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤二，将百里香切碎成0.5cm的段，然后将百里香段投入萃取釜中，抽真空降至10MPa以下，排出萃取釜内空气，然后用柱塞泵往萃取釜内打入四氟乙烷溶液，通过视镜观察液位淹没百里香段为止，启动搅拌，开始萃取，萃取压力范围为1.0-1.2Mpa，温度范围为44摄氏度，每次萃取时间38分钟，共萃取3次，接着在分离釜中进行减压升温蒸发分离，分离压力范围为0.5-0.8Mpa，温度范围为48摄氏度，分离时间为22分钟，亚临界萃取后，萃取物经过高速离心机离心分离和过滤，得到百里香提取液；
步骤三，将纳米二氧化钛、锰粉、氧化镁、氧化锌、铁粉和铝粉加入至电弧熔融炉内，在16MPa下加热至熔融状态并且保持2小时，得到混合熔融液；
步骤四，将硬脂酸和聚苯胺溶于其总重量7倍的质量分数为24%的盐酸溶液中并且超声分散得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物和百里香提取液在高速混合机中混合均匀并且在质量分数为25%的氢氧化钠溶液中浸泡4小时，得到第三混合物，然后将第三混合物加入混合熔融液中并且在290摄氏度的反应釜中反应18小时，得到第四混合物；
步骤六，将第二混合物加入第四混合物中并且在64摄氏度下搅拌反应6小时，取出后自然晾干，即可得到成品。
对实施例1的产品进行性能测试，得到电阻率为1.86×10-2Ω·m，密度为1.19g/cm3，抗压强度为14.6MPa，吸水率为0.25%，将实施例1的产品制备成接地材料，使用8年，无腐蚀现象发生。
实施例2
一种耐腐蚀的复合材料，包括以下重量份的原料：玻璃纤维5.2份、纳米二氧化钛3.5份、锰粉9份、腈硅橡胶5.5份、丁苯橡胶12份、氧化镁2.8份、氧化锌3.3份、硬脂酸4.6份、聚苯胺10份、铁粉7.5份、铝粉37份、三烯丙基异氰脲酸酯6.6份、方解石13份和百里香14.5份。玻璃纤维的长度为1.5mm，纳米二氧化钛的粒径为40nm。
所述耐腐蚀的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将玻璃纤维、腈硅橡胶、丁苯橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯和方解石在球料比为52：1的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤二，将百里香切碎成0.6cm的段，然后将百里香段投入萃取釜中，抽真空降至10MPa以下，排出萃取釜内空气，然后用柱塞泵往萃取釜内打入四氟乙烷溶液，通过视镜观察液位淹没百里香段为止，启动搅拌，开始萃取，萃取压力范围为1.0-1.2Mpa，温度范围为50摄氏度，每次萃取时间36分钟，共萃取3次，接着在分离釜中进行减压升温蒸发分离，分离压力范围为0.5-0.8Mpa，温度范围为48摄氏度，分离时间为24分钟，亚临界萃取后，萃取物经过高速离心机离心分离和过滤，得到百里香提取液；
步骤三，将纳米二氧化钛、锰粉、氧化镁、氧化锌、铁粉和铝粉加入至电弧熔融炉内，在16MPa下加热至熔融状态并且保持2.5小时，得到混合熔融液；
步骤四，将硬脂酸和聚苯胺溶于其总重量6倍的质量分数为21%的盐酸溶液中并且超声分散得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物和百里香提取液在高速混合机中混合均匀并且在质量分数为28%的氢氧化钠溶液中浸泡3小时，得到第三混合物，然后将第三混合物加入混合熔融液中并且在310摄氏度的反应釜中反应16小时，得到第四混合物；
步骤六，将第二混合物加入第四混合物中并且在64摄氏度下搅拌反应7小时，取出后自然晾干，即可得到成品。
对实施例2的产品进行性能测试，得到电阻率为1.92×10-2Ω·m，密度为1.21g/cm3，抗压强度为15.7MPa，吸水率为0.16%，将实施例2的产品制备成接地材料，使用7年，无腐蚀现象发生
实施例3
一种耐腐蚀的复合材料，包括以下重量份的原料：玻璃纤维6份、纳米二氧化钛4.9份、锰粉11.2份、腈硅橡胶7.5份、丁苯橡胶14份、氧化镁3.3份、氧化锌3.8份、硬脂酸5.5份、聚苯胺11.3份、铁粉6.5份、铝粉42份、三烯丙基异氰脲酸酯7.6份、方解石14份和百里香17份。玻璃纤维的长度为2.1mm，纳米二氧化钛的粒径为64nm。
所述耐腐蚀的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将玻璃纤维、腈硅橡胶、丁苯橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯和方解石在球料比为48：1的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤二，将百里香切碎成0.6cm的段，然后将百里香段投入萃取釜中，抽真空降至10MPa以下，排出萃取釜内空气，然后用柱塞泵往萃取釜内打入四氟乙烷溶液，通过视镜观察液位淹没百里香段为止，启动搅拌，开始萃取，萃取压力范围为1.0-1.2Mpa，温度范围为46摄氏度，每次萃取时间34分钟，共萃取3次，接着在分离釜中进行减压升温蒸发分离，分离压力范围为0.6Mpa，温度范围为48摄氏度，分离时间为23分钟，亚临界萃取后，萃取物经过高速离心机离心分离和过滤，得到百里香提取液；
步骤三，将纳米二氧化钛、锰粉、氧化镁、氧化锌、铁粉和铝粉加入至电弧熔融炉内，在14MPa下加热至熔融状态并且保持2小时，得到混合熔融液；
步骤四，将硬脂酸和聚苯胺溶于其总重量6倍的质量分数为22%的盐酸溶液中并且超声分散得到第二混合物，超声分散功率为380W，超声频率为36KHz；
步骤五，将第一混合物和百里香提取液在高速混合机中混合均匀并且在质量分数为24%的氢氧化钠溶液中浸泡4小时，得到第三混合物，然后将第三混合物加入混合熔融液中并且在310摄氏度的反应釜中反应17小时，得到第四混合物；
步骤六，将第二混合物加入第四混合物中并且在65摄氏度下搅拌反应7小时，取出后自然晾干，即可得到成品。
对实施例3的产品进行性能测试，得到电阻率为1.82×10-2Ω·m，密度为1.16g/cm3，抗压强度为13.9MPa，吸水率为0.31%，将实施例3的产品制备成接地材料，使用10年，无腐蚀现象发生
实施例4
一种耐腐蚀的复合材料，包括以下重量份的原料：玻璃纤维7份、纳米二氧化钛5.6份、锰粉12份、腈硅橡胶8份、丁苯橡胶15份、氧化镁3.6份、氧化锌4份、硬脂酸6份、聚苯胺12份、铁粉10份、铝粉45份、三烯丙基异氰脲酸酯8份、方解石15份和百里香18份。丁苯橡胶中结合苯乙烯的质量分数为28%。玻璃纤维的长度为1.5mm，纳米二氧化钛的粒径为48nm。
所述耐腐蚀的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将玻璃纤维、腈硅橡胶、丁苯橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯和方解石在球料比为52：1的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤二，将百里香切碎成0.6cm的段，然后将百里香段投入萃取釜中，抽真空降至10MPa以下，排出萃取釜内空气，然后用柱塞泵往萃取釜内打入四氟乙烷溶液，通过视镜观察液位淹没百里香段为止，启动搅拌，开始萃取，萃取压力范围为1.0-1.2Mpa，温度范围为45摄氏度，每次萃取时间42分钟，共萃取4次，接着在分离釜中进行减压升温蒸发分离，分离压力范围为0.5-0.8Mpa，温度范围为50摄氏度，分离时间为24分钟，亚临界萃取后，萃取物经过高速离心机离心分离和过滤，得到百里香提取液；
步骤三，将纳米二氧化钛、锰粉、氧化镁、氧化锌、铁粉和铝粉加入至电弧熔融炉内，在16MPa下加热至熔融状态并且保持3小时，得到混合熔融液；
步骤四，将硬脂酸和聚苯胺溶于其总重量8倍的质量分数为20%的盐酸溶液中并且超声分散得到第二混合物，超声分散功率为420W，超声频率为36KHz；
步骤五，将第一混合物和百里香提取液在高速混合机中混合均匀并且在质量分数为24%的氢氧化钠溶液中浸泡3小时，得到第三混合物，然后将第三混合物加入混合熔融液中并且在320摄氏度的反应釜中反应20小时，得到第四混合物；
步骤六，将第二混合物加入第四混合物中并且在70摄氏度下搅拌反应8小时，取出后自然晾干，即可得到成品。
对实施例4的产品进行性能测试，得到电阻率为1.79×10-2Ω·m，密度为1.26g/cm3，抗压强度为14.3MPa，吸水率为0.28%，将实施例4的产品制备成接地材料，使用8年，无腐蚀现象发生。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种耐腐蚀的复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：玻璃纤维4-7份、纳米二氧化钛2.8-5.6份、锰粉6-12份、腈硅橡胶4-8份、丁苯橡胶10-15份、氧化镁2-3.6份、氧化锌3-4份、硬脂酸4-6份、聚苯胺8-12份、铁粉6-10份、铝粉32-45份、三烯丙基异氰脲酸酯6-8份、方解石12-15份和百里香13-18份。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀的复合材料，其特征在于，所述丁苯橡胶中结合苯乙烯的质量分数为21-35%。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀的复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为0.8-2.6mm，纳米二氧化钛的粒径为12-68nm。
4.一种如权利要求1-3任一所述的耐腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将玻璃纤维、腈硅橡胶、丁苯橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯和方解石在球料比为40-55：1的球磨机中球磨均匀，得到第一混合物；
步骤二，将百里香切碎成0.2-0.7cm的段，然后将百里香段投入萃取釜中，抽真空降至10MPa以下，排出萃取釜内空气，然后用柱塞泵往萃取釜内打入四氟乙烷溶液，通过视镜观察液位淹没百里香段为止，启动搅拌，开始萃取，萃取压力范围为1.0-1.2Mpa，温度范围为40-50摄氏度，每次萃取时间30-45分钟，共萃取3-4次，接着在分离釜中进行减压升温蒸发分离，分离压力范围为0.5-0.8Mpa，温度范围为40-50摄氏度，分离时间为15-25分钟，亚临界萃取后，萃取物经过高速离心机离心分离和过滤，得到百里香提取液；
步骤三，将纳米二氧化钛、锰粉、氧化镁、氧化锌、铁粉和铝粉加入至电弧熔融炉内，在10-20MPa下加热至熔融状态并且保持2-3小时，得到混合熔融液；
步骤四，将硬脂酸和聚苯胺溶于其总重量6-8倍的质量分数为20-25%的盐酸溶液中并且超声分散得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物和百里香提取液在高速混合机中混合均匀并且在质量分数为20-30%的氢氧化钠溶液中浸泡3-4小时，得到第三混合物，然后将第三混合物加入混合熔融液中并且在260-330摄氏度的反应釜中反应15-20小时，得到第四混合物；
步骤六，将第二混合物加入第四混合物中并且在58-70摄氏度下搅拌反应5-8小时，取出后自然晾干，即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四的超声分散功率为300-420W，超声频率为30-40KHz。
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