阅读说明：本技术 一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料 (High-strength waterproof corrosion-resistant anti-explosion coating ) 是由 赵琳 郭捷 梅逸舟 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料,该高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由A组分、B组分和改性碳纤维组成,A组分包括改性环氧树脂和环氧树脂固化剂；B组分包括硼化物、金属氧化物和陶瓷微粉；改性环氧树脂由以下方法制备而成：将环氧树脂与端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀,即得；改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将纳米活性炭颗粒加入到去离子水中震荡,再置于恒温干燥箱中干燥,再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中,离心,过滤,清洗,烘干；(2)将硅藻泥焙烧后放入球型研磨机中,加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀,加热至红热熔融,经漏板流出,冷却,即得；本发明提供的涂料具有极高的强度和韧性。(The invention provides a high-strength waterproof corrosion-resistant explosion-proof coating which comprises a component A, a component B and modified carbon fibers, wherein the component A comprises modified epoxy resin and an epoxy resin curing agent, the component B comprises boride, metal oxide and ceramic micro powder, the modified epoxy resin is prepared by the following method of fully and uniformly mixing epoxy resin and carboxyl-terminated propylene glycol polyether, and the modified carbon fibers are prepared by the following method of (1) adding nano activated carbon particles into deionized water for oscillation, then placing the mixture in a constant-temperature drying box for drying, then placing the dried mixture in 1.0 × PBS phosphate buffer solution, centrifuging, filtering, cleaning and drying, and (2) placing diatom mud after being roasted in a ball grinder, adding the nano activated carbon dried in the step (1) for uniform mixing, heating to red hot melting, flowing out through a leakage plate and cooling.)

一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料

技术领域

本发明属于防暴涂料技术领域，特别涉及一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

背景技术

随着中国国力增强、国民经济稳步发展，我国进入了又一个战略机遇期，同时，世界经济与安全形势日趋复杂，随着大量国内资本向海外拓展，无论是军警还是民间对个人及团体安保的需求都变得日益迫切，但目前，我国防暴器材生产水平参差不齐，质量和效能均与发达国家有着明显差距，在防暴涂料这一重要领域，国内现有产品多以聚脲为主要材质，其形成的防暴涂层强度难以满足市场需求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，具体方案如下：

本发明提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，该高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由重量比为45-55:35-45:5-10的A组分、B组分和C组分组成，A组分包括质量比为35-40:10-15的改性环氧树脂和环氧树脂固化剂；B组分包括质量比2-4:1-3:1-3的硼化物、金属氧化物和陶瓷微粉，C组分为改性碳纤维；

其中，陶瓷微粉的粒径为100-200nm，改性环氧树脂由以下方法制备而成：将质量比为5-15:1的环氧树脂与端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀，即得改性环氧树脂；

改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将纳米活性炭颗粒加入到5-10倍体积的去离子水中超声震荡，再置于恒温干燥箱中干燥，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，离心，过滤后再用去离子水清洗，烘干；(2)将硅藻泥焙烧后放入球型研磨机中，加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀，放入池窑中加热至红热熔融，经漏板流出，冷却，即得改性碳纤维，硅藻泥与纳米活性炭颗粒的质量比为5-10:3-5；

环氧树脂固化剂包括脂肪胺类、酸酐类固化剂中的一种或多种；

环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂中的一种或多种；

金属氧化物包括纳米氧化铜、纳米氧化锌中的一种或多种，纳米氧化铜的粒径为50-70nm；

硼化物包括碳化硼、氮化硼中的一种或多种。

其中，环氧树脂优选E51号环氧树脂，熔融状态下的温度为800-1000℃。

进一步地，B组分由以下方法制备而成：a.分别按照比例取硼化物、纳米氧化铜和陶瓷微粉，混合均匀后，分别以10倍体积的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.将三种洗涤物混合后离心，再以20倍体积的去离子水悬浮，超声震荡，烘干，即得B组分。

进一步地，纳米氧化铜的粒径为50-70nm。

进一步地，离心的条件为4℃、10000-20000g条件离心15-25min。

进一步地，超声震荡的条件为80-100Hz震荡清洗20-40min，烘干的温度为80℃。

进一步地，改性碳纤维的制备方法中所述超声震荡的条件为30-50Hz超声震荡清洗0.5-1.5h。

进一步地，改性碳纤维的制备方法中所述恒温干燥箱干燥的条件为60℃干燥5-7h。

进一步地，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，离心，离心的条件为800-1200rpm离心8-12min。

进一步地，改性碳纤维制备方法中的烘干的条件为60℃。

进一步地，将硅藻泥焙烧后放入球型研磨机中的焙烧是将硅藻泥在200℃下焙烧1.5-2.5h。

进一步地，一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)将规定质量比的改性环氧树脂与环氧树脂固化剂混合，充分搅拌至发热，制得待固化树脂；

(2)将规定质量比的B组分加入到步骤(1)制得的待固化树脂中继续搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得固化前体；

(3)在步骤(2)制得的固化前体中加入规定质量比的改性碳纤维，充分搅拌至无絮状拉丝，即得所述高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

本发明提供的涂料的使用方法是将其涂抹于底材之上，形成3.0-4.0mm厚度的涂层，固化16-24h。

本发明提供的高强度的防水耐腐蚀防暴涂料具有极高的强度和韧性，并能适用于极端温湿度的环境之中；利用不同配比的硼类、金属氧化物及陶瓷微粉的混合物，与改性环氧树脂协同作用，所得涂膜致密；大大提高了涂膜的耐洗刷性，延长其使用寿命，增强抗拉、抗冲击强度；通过添加改性碳纤维粉末，涂覆后不易破坏，附着力强；可应用于防刺、防弹服表面、防爆盾牌、车辆载具及无人机外壳。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由45gA组分、35gB组分和5gC组分组成，A组分包括35g改性环氧树脂和10g环氧树脂固化剂；B组分包括17g碳化硼、9g纳米氧化铜和9g陶瓷微粉，C组分为改性碳纤维；

其中，碳化硼的粒径为40-80um，纳米氧化铜的粒径为50-70nm，陶瓷微粉的粒径为100-200nm；

改性环氧树脂由以下方法制备而成：将35g双酚A型环氧树脂与10g端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀，即得改性环氧树脂；

改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将20g粒径为200-300nm的纳米活性炭颗粒加入到1000ml去离子水中，在30Hz的条件下超声震荡1.5h，再置于60℃条件下的恒温干燥箱中干燥5h，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，以800rpm的转速离心8min，过滤后再用去离子水清洗2次，在60℃条件下烘干；(2)将8g硅藻泥在200℃条件下焙烧1.5h，放入球型研磨机中，加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀，放入池窑中加热至红热熔融，经漏板流出，冷却，即得改性碳纤维；

B组分由以下方法制备而成：a.分别取17g碳化硼、9g纳米氧化铜和9g陶瓷微粉，混合均匀后，用2000ml的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.将三种洗涤物混合后在4℃、10000g条件下离心20min，再以4000ml的去离子水悬浮，以80Hz超声震荡20min，再放置于80℃条件下烘干，即得B组分；

其中，以上涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将35g改性环氧树脂与10g环氧树脂固化剂混合，充分搅拌至发热，制得待固化树脂；

(2)将35gB组分加入到步骤(1)制得的待固化树脂中继续搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得固化前体；

(3)在步骤(2)制得的固化前体中加入5g改性碳纤维，充分搅拌至无絮状拉丝，即得高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

实施例2

本实施例提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由50gA组分、40gB组分和10gC组分组成，A组分包括35g改性环氧树脂和15g环氧树脂固化剂；B组分包括20g碳化硼、10g纳米氧化铜和10g陶瓷微粉，C组分为改性碳纤维；

其中，碳化硼的粒径为40-80um，纳米氧化铜的粒径为50-70nm，陶瓷微粉的粒径为100-200nm；

改性环氧树脂由以下方法制备而成：将35g双酚A型环氧树脂与15g端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀，即得改性环氧树脂；

改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将20g纳米活性炭颗粒加入到2000ml去离子水中，在40Hz的条件下超声震荡1h，再置于60℃条件下的恒温干燥箱中干燥6h，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，以1000rpm的转速离心10min，过滤后再用去离子水清洗2次，在60℃条件下烘干；(2)将8g硅藻泥在200℃条件下焙烧2h，放入球型研磨机中，加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀，放入池窑中加热至红热熔融，经漏板流出，冷却，即得改性碳纤维；

B组分由以下方法制备而成：a.分别取20g碳化硼、10g纳米氧化铜和10g陶瓷微粉，混合均匀后，用2000ml的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.将三种洗涤物混合后在4℃、15000g条件下离心20min，再以4000ml的去离子水悬浮，以90Hz超声震荡30min，再放置于80℃条件下烘干，即得B组分；

其中，以上涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将35g改性环氧树脂与15g环氧树脂固化剂混合，充分搅拌至发热，制得待固化树脂；

(2)将40gB组分加入到步骤(1)制得的待固化树脂中继续搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得固化前体；

(3)在步骤(2)制得的固化前体中加入10g改性碳纤维，充分搅拌至无絮状拉丝，即得高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

实施例3

本实施例提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由55gA组分、45gB组分和10gC组分组成，A组分包括40g改性环氧树脂和15g环氧树脂固化剂；B组分包括23g碳化硼、11g纳米氧化铜和11g陶瓷微粉，C组分为改性碳纤维；

其中，碳化硼的粒径为40-80um，纳米氧化铜的粒径为50-70nm，陶瓷微粉的粒径为100-200nm；

改性环氧树脂由以下方法制备而成：将40g双酚A型环氧树脂与15g端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀，即得改性环氧树脂；

改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将20g粒径为200-300nm的纳米活性炭颗粒加入到2000ml去离子水中，在50Hz的条件下超声震荡1.5h，再置于60℃条件下的恒温干燥箱中干燥7h，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，以1200rpm的转速离心12min，过滤后再用去离子水清洗2次，在60℃条件下烘干；(2)将8g硅藻泥在200℃条件下焙烧2.5h，放入球型研磨机中，加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀，放入池窑中加热至红热熔融，经漏板流出，冷却，即得改性碳纤维；

B组分由以下方法制备而成：a.分别取23g碳化硼、11g纳米氧化铜和11g陶瓷微粉，混合均匀后，用2000ml的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.将三种洗涤物混合后在4℃、25000g条件下离心20min，再以4000ml去离子水悬浮，以100Hz超声震荡40min，再放置于80℃条件下烘干，即得B组分；

其中，以上涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将40g改性环氧树脂与15g环氧树脂固化剂混合，充分搅拌至发热，制得待固化树脂；

(2)将45gB组分加入到步骤(1)制得的待固化树脂中继续搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得固化前体；

(3)在步骤(2)制得的固化前体中加入10g改性碳纤维，充分搅拌至无絮状拉丝，即得高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

对照例1

本实施例提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由35gA组分、40gB组分和10gC组分组成，A组分包括为环氧树脂；B组分包括20g碳化硼、10g纳米氧化铜和10g陶瓷微粉，C组分为改性碳纤维；

其中，碳化硼的粒径为40-80um，纳米氧化铜的粒径为50-70nm，陶瓷微粉的粒径为100-200nm；

改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将20g粒径为200-300nm的纳米活性炭颗粒加入到2000ml去离子水中，在40Hz的条件下超声震荡1h，再置于60℃条件下的恒温干燥箱中干燥6h，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，以1000rpm的转速离心10min，过滤后再用去离子水清洗2次，在60℃条件下烘干；(2)将8g硅藻泥在200℃条件下焙烧2h，放入球型研磨机中，加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀，放入池窑中加热至红热熔融，经漏板流出，冷却，即得改性碳纤维；

B组分由以下方法制备而成：a.分别取20g碳化硼、10g纳米氧化铜和10g陶瓷微粉，混合均匀后，用2000ml的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.(2)将三种洗涤物混合后在4℃、15000g条件下离心20min，再以4000ml的去离子水悬浮，以90Hz超声震荡30min，再放置于80℃条件下烘干，即得B组分；

其中，以上涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将40gB组分加入到35g环氧树脂中搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得糊状透明待固化树脂；

(2)在步骤(1)制得的糊状透明待固化树脂中加入10g改性碳纤维，充分搅拌至无絮状拉丝，即得高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

对照例2

本实施例提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由70gA组分、20gB组分和10gC组分组成，A组分包括55g改性环氧树脂和25g环氧树脂固化剂；B组分包括10g碳化硼、5g纳米氧化铜和5g陶瓷微粉，C组分为改性碳纤维；

其中，碳化硼的粒径为40-80um，纳米氧化铜的粒径为50-70nm，陶瓷微粉的粒径为100-200nm；

改性环氧树脂由以下方法制备而成：将45g双酚A型环氧树脂与25g端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀，即得改性环氧树脂；

改性碳纤维由以下方法制备而成：(1)将20g粒径为200-300nm的纳米活性炭颗粒加入到2000ml去离子水中，在40Hz的条件下超声震荡1h，再置于60℃条件下的恒温干燥箱中干燥6h，再置于1.0×PBS磷酸盐缓冲液中，以1000rpm的转速离心10min，过滤后再用去离子水清洗2次，在60℃条件下烘干；(2)将8g硅藻泥在200℃条件下焙烧2h，放入球型研磨机中，加入步骤(1)烘干后的纳米活性炭混合均匀，放入池窑中加热至红热熔融，经漏板流出，冷却，即得改性碳纤维；

B组分由以下方法制备而成：a.分别取10g硼化物、5g纳米氧化铜和5g陶瓷微粉，混合均匀后，用2000ml的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.(2)将三种洗涤物混合后在4℃、15000g条件下离心20min，再以4000ml的去离子水悬浮，以90Hz超声震荡30min，再放置于80℃条件下烘干，即得B组分；

其中，以上涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将45g改性环氧树脂与25g环氧树脂固化剂混合，充分搅拌至发热，制得糊状透明待固化树脂；

(2)将20gB组分加入到步骤(1)制得的糊状透明待固化树脂中继续搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得固化前体；

(3)在步骤(2)制得的固化前体中加入10g改性碳纤维，充分搅拌至无絮状拉丝，即得高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

对照例3

本实施例提供了一种高强度的防水耐腐蚀防暴涂料，高强度的防水耐腐蚀防暴涂料由50gA组分、40gB组分和10gC组分组成，A组分包括35g改性环氧树脂和15g环氧树脂固化剂；B组分包括20g碳化硼、10g纳米氧化铜和10g陶瓷微粉，C组分为活性炭；

其中，碳化硼的粒径为40-80um，纳米氧化铜的粒径为50-70nm，陶瓷微粉的粒径为100-200nm；

改性环氧树脂由以下方法制备而成：将35g双酚A型环氧树脂与15g端羧基丙二醇聚醚充分混合均匀，即得改性环氧树脂；

B组分由以下方法制备而成：a.分别取20g硼化物、10g纳米氧化铜和10g陶瓷微粉，混合均匀后，用2000ml的1.0×PBS缓冲液、95％乙醇及表面活性剂吐温-80进行洗涤，制得三种洗涤物；b.(2)将三种洗涤物混合后在4℃、15000g条件下离心20min，再以4000ml的去离子水悬浮，以90Hz超声震荡30min，再放置于80℃条件下烘干，即得B组分；

其中，以上涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将35g改性环氧树脂与15g环氧树脂固化剂混合，充分搅拌至发热，制得糊状透明待固化树脂；

(2)将40gB组分加入到步骤(1)制得的糊状透明待固化树脂中继续搅拌至搅拌棒无絮状拉丝，制得固化前体；

(3)在步骤(2)制得的固化前体中加入10g活性炭，充分搅拌至无絮状拉丝，即得高强度的防水耐腐蚀防暴涂料。

试验例

对实施例1-3和对比例1-3的涂料进行性能检测，将各组组分经过上述步骤充分搅拌后，形成混合物，用毛刷刷涂于20×40尼龙板上，厚度约为3mm，待完全固化后，按发明设计要求，检测以下指标；

摩擦系数测试：采用UMT-3MT摩擦试验机，加载力为100N，转速500rpm，测试时间10min；

磨损量测试：以水为介质，采用UMT-3MT摩擦试验机，加载力为100N，转速500rpm，测试时间10min，以减重的重量作为磨损量；

耐热性：采用将试样置于500℃烤箱中6h后，观察涂层外观的变化；

抗穿刺性：采用试验机以25mm/s速度将碳钢穿刺刀垂直按压至样品表面，记录穿深；

机械性能：(1)附着力按GB/T5210-2006检测；(2)抗弯曲能力，按GB/T6742-2007进行检测，试验结果如表1。

表1.各组涂料的性能检测结果.

从表1可以看出，本发明实施例1-3所得涂层从抗磨能力、耐热性、韧性、抗穿刺性及附着力好，对比例1降低了A组分的质量比，且用环氧树脂代替改性环氧树脂，其摩擦系数升至0.08，磨损量升至0.0006，耐热性不变，抗穿刺性能稍有下降，抗弯曲性能下降，附着力无影响，对比例2将A组分质量比提高，B组分质量比降低，其摩擦系数升至0.13，具有较大影响，磨损量升至0.0014，耐热性降低，抗穿刺性能大幅下降，抗弯性能下降较少，附着力由0级变为1级，对比例3用活性炭替换改性碳纤维，其摩擦系数升至0.11，磨损量升至0.0009，耐热性降低，抗穿刺能力稍有下降，抗弯性能下降较少，附着力无影响。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明基本原理和创新点的情况下，在其它实例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示实例，而应符合与本文所公开原理及创新点相一致的所有范围。