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    重庆时时彩露珠网址: 通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法.pdf

    关 键 词:
    通过 降低 载流子 密度 提高 有机 涂层 材料 绝缘 性能 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200810033869.0

    申请日:

    2008.02.26

    公开号:

    CN101240122A

    公开日:

    2008.08.13

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C09C 3/08公开日:20080813|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: C09C3/08; C09D161/06; C09D167/00; C09D163/00; C09D183/00; C09D5/00 主分类号: C09C3/08
    申请人: 上海大学
    发明人: 钟庆东; 鲁雄刚; 施利毅; 王 超
    地址: 200444上海市宝山区上大路99号
    优先权:
    专利代理机构: 上海上大专利事务所 代理人: 何文欣
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200810033869.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2011.04.13|||2008.10.08|||2008.08.13

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法。该方法的具体操作步骤如下:将主要成份为CaCO3、CaSO4或BaSO4的矿物盐采用高效球磨机研磨成粒径为50~200nm的纳米粉体,然后配制成钙盐或钡盐的质量百分含量为20~30%的悬浮液,充分搅拌均匀,调节悬浮液的pH值为7.0~8.0;抽滤,将滤饼洗涤至滤液中无Cl-为止;然后将所得滤饼在120℃下烘干,再经粉碎后,得钙盐或钡盐的纳米粉体;将所得的纳米粉体用有机硬脂酸进行包覆处理,再经包覆处理的纳米粉体与有机涂层材料混合,最终制得纳米粉体改性的有机涂层材料。改性后的有机涂层材料的载流子密度有明显减小。

    权利要求书

    权利要求书
    1、  一种通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法,其特征在于该方法的具体操作步骤如下:
    a.将主要成份为CaCO3、CaSO4或BaSO4的矿物盐采用高效球磨机研磨成粒径为50~200nm的纳米粉体,然后配制成钙盐或钡盐的质量百分含量为20~30%的悬浮液,充分搅拌均匀,调节悬浮液的pH值为7.0~8.0;抽滤,将滤饼洗涤至滤液中无Cl-为止;然后将所得滤饼在120℃下烘干,再经粉碎后,得钙盐或钡盐的纳米粉体;
    b.将步骤a所得的纳米粉体用有机硬脂酸进行包覆处理,其中纳米粉体与有机硬脂酸的质量比为1∶0.01~1∶0.5;
    c.将步骤b所得的纳米粉体与有机涂层材料混合,放于球磨机内球磨24小时,最终制得纳米粉体改性的有机涂层材料,所述的纳米粉体与有机涂层材料的混合重量比为1∶4~1∶6。

    2、  根据权利要求1所述的有机涂层材料载流子密度的监测方法,其特征在于所述的有机涂层材料有:酚醛树脂基涂层材料、醇酸树脂基涂层材料、室温硫化涂层材料RTV或环氧树脂基涂层材料。

    3、  根据权利要求2所述的有机涂层材料载流子密度的监测方法,其特征在于所述的酚醛树脂基涂层材料有:酚醛清漆及酚醛树脂基涂料。

    4、  根据权利要求2所述的有机涂层材料载流子密度的监测方法,其特征在于所述的醇酸树脂基涂层材料有:醇酸清漆及醇酸树脂基涂料。

    5、  根据权利要求2所述的有机涂层材料载流子密度的监测方法,其特征在于所述的、室温硫化涂层材料RTV有:室温硫化有机硅涂料。

    6、  根据权利要求2所述的有机涂层材料载流子密度的监测方法,其特征在于所述的环氧树脂基涂层材料有:环氧清漆及环氧树脂基涂料。

    说明书

    说明书通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法
    技术领域
    本发明涉及一种提高有机涂层材料绝缘性能的方法,特别是一种通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法。
    背景技术
    金属设施及器件广泛采用有机涂层来达到防腐蚀,提高使用寿命的目的。有机涂层主要由各种树脂、颜料、填料、助剂和分散介质等组成,可以起到防腐蚀、装饰的作用。随着有机涂层经历年限的增加,由于紫外线、盐雾、污染物等因素的作用,涂层本身的物理和化学性质将不断变坏、老化失效,对金属基体的防腐功能不断下降,涂层会发生变色、粉化、龟裂、起泡,进而导致涂层脱落?;褰峁挂步⑸?,其中最严重的局部腐蚀甚至会引起重大故障或事故发生。
    目前高性能绝缘涂层开发主要以无机和有机涂层为主。无机涂层主要有无机晶态玻璃涂层,三元系玻璃釉涂层,以及在此基础上的改性涂层。如EP0620566中提出的晶态玻璃涂层,其主要成分为PbO,添加了ZnO、B2O3、SiO2、MoO3、WO3、TiO2和NiO等粉末,及翟维琴等在上海电器技术2001,(4)40-42中采用的无机玻璃釉涂层。但无机绝缘涂层脆性大,加工困难,难以满足大批量生产需要,且性能上也不能达到高绝缘强度的要求。有机涂层主要以有机硅涂料和环氧涂料为主。如EP0683496采用有机硅橡胶;关志成等采用室温硫化硅橡胶(环境条件与试验1991,(5)5-8),邵韵壁等采用环氧树脂-恶唑烷酮绝缘漆(浙江化工1993,24(1)15-16)。国外此类涂料经采用高性能绝缘树脂后能满足高绝缘强度、高耐温性的问题,但价格非常昂贵,且实际应用过程中对涂覆均匀性要求很高。特别重要的是由于高绝缘性树脂属于高垄断产品,国外公司在市场只供应阀片产品,而不供应绝缘漆或树脂。而我国高绝缘性树脂的生产水平明显落后于国际先进水平,要在较短时间内赶上国际先进水平十分困难。因而,在传统方法不能达到目的的情况下必须寻求新技术突破。纳米技术是一种通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法。
    纳米科技的发展为提升传统产业技术含量提供了新的机遇。纳米粒子由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特殊效应,用于涂料可使涂层的光、磁、电、力学等性能得到提高或赋予其新的功能,可以大大提高应用领域中如建材、汽车、电工材料、包装印刷、船舶和飞机等产品质量,增强产品市场竞争力。国内外在纳米改性涂料的研究开发和产业化方面已进行大量开发工作。如国内开发的光催化净化空气涂料、抗静电涂料、耐变频涂料和防石击汽车底盘涂料等,以及国外开展的具有随角异色效应的汽车金属闪光涂料、军事隐身涂料、耐磨涂料、电磁波屏蔽涂料等产品已开发成功,有些已实现产业化。中国专利1380369和中国专利1385483描述了加有纳米填料的内外墙涂料,中国专利1375534描述了蒙脱土改性的建筑涂料。边蕴静论述了纳米材料对涂料性能的作用,并提出纳米材料在涂料中应用的关键问题,如防止纳米材料的团聚、纳米涂料的研究方法以及新型施工工艺等(化工新型材料2001,29(7)31~32)。贾志谦等采用改性纳米碳酸钙填充聚酯氨基清漆,提高涂层柔韧性、硬度、流平性及光泽等(材料科学与工程2000,18(1)100~102)。王锐魏明等探讨了纳米二氧化硅在不饱和聚酯树脂中的应用。大量研究表明,纳米二氧化硅能使玻璃钢产品耐磨、硬度、强度、耐热等性能大幅度提高,且喷涂施工容易,无异常现象(玻璃钢1998,(4)16~18)。周树学和武利民采用直接共混法制备了聚酯聚氨酯/纳米二氧化硅复合涂料,并用FTIR、TEM、摆杆硬度计、扫描探针显微镜、拉力机及紫外可见光谱仪研究了纳米复合涂层的化学结构及形态、力学性能和光学性能。研究表明,大部分纳米粉体能够以纳米级分散在聚酯聚氨酯涂膜中,探讨了纳米材料添加量对复合涂膜性能的影响。(涂料工业2002,(11)19~20)。
    发明内容
    本发明的目的在于提供一种通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法。
    为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
    一种通过降低载流子密度来提高有机涂层材料绝缘性能的方法,其特征在于该方法的具体操作步骤如下:
    a.将主要成份为CaCO3、CaSO4或BaSO4的矿物盐采用高效球磨机研磨成粒径为50~200nm的纳米粉体,然后配制成钙盐或钡盐的质量百分含量为20~30%的悬浮液,充分搅拌均匀,调节悬浮液的pH值为7.0~8.0;抽滤,将滤饼洗涤至滤液中无Cl-为止;然后将所得滤饼在120℃下烘干,再经粉碎后,得钙盐或钡盐的纳米粉体;
    b.将步骤a所得的纳米粉体用有机硬脂酸进行包覆处理,其中纳米粉体与有机硬脂酸的质量比为1∶0.01~1∶0.5;
    c.将步骤b所得的纳米粉体与有机涂层材料混合,放于球磨机内球磨24小时,最终制得纳米粉体改性的有机涂层材料,所述的纳米粉体与有机涂层材料的混合重量比为1∶4~1∶6。
    上述的有机涂层材料有:酚醛树脂基涂层材料、醇酸树脂基涂层材料、室温硫化涂层材料RTV或环氧树脂基涂层材料。
    上述的酚醛树脂基涂层材料有:酚醛清漆及酚醛树脂基涂料。
    上述的醇酸树脂基涂层材料有:醇酸清漆及醇酸树脂基涂料。
    上述的室温硫化涂层材料RTV有:室温硫化有机硅涂料。
    上述的环氧树脂基涂层材料有:环氧清漆及环氧树脂基涂料。
    与现有技术相比,本发明方法具有如下显而易见的突出特点和显著进步:有机涂层载流子密度大幅度降低,从而减少有机涂层电子电导率,从而达到改善和提高有机涂层绝缘强度的目的。
    具体实施方式
    实施例一:本实施例采用的主要成份为CaCO3的天然矿物盐纳米粉体来改性醇酸树脂清漆,具体步骤为:
    a.将主要成份为CaCO3的天然矿物盐采用高效球磨方法制成钙盐的质量百分含量为20%的悬浮液,并搅拌均匀,调节悬浮液pH值为7.0~8.0,抽滤,将滤饼洗涤至滤液中无Cl-为止,将滤饼在120℃下烘干后粉碎,即可得天然钙盐纳米粉体。
    b.将9克上述所得的天然钙盐钠米粉体经0.5克有机硬酯酸表面包覆处理后,得到经表面包覆处理的纳米粉体。
    c.然后称取9克经表面包覆处理的纳米粉体,与55克市售醇酸树脂清漆混合。经24小时球磨后,即可得到纳米改性的醇酸树脂清漆。
    改性的醇酸树脂清漆的载流子密度的测试:
    a.测试电极基材为10mm的304不锈钢棒,经环氧树脂密封后,将其工作面采用05#金相砂纸打磨,经无水乙醇、丙酮依次清洗后,干燥,放置于干燥器中备用。将实施例一中制得的纳米改性醇酸树脂清漆涂料均匀涂于制备好的测试电极工作面上,涂层厚度由质量控制在(25±2μm),将涂敷的电极35℃恒温干燥10d,即得测试电极。
    a.然后将待测电极浸泡入由分析纯试剂和去离子水配制的5%Na2SO4溶液,以饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为对电极在电脑控制的CHI660C电化学工作站上进行电位-电容测试,然后将数据绘制Mott-Schottky分析图,由于本实施例涂层在5%Na2SO4溶液中浸泡时呈现p型半导体行为,因此根据Mott-Schottky关系式:
    1Csc2=2ϵϵ0eND(-U+Ufb-kTe)]]>
    其中,Csc为空间电荷层电容,ε为有机涂层材料的介电常数(为3.5),ε0为真空介电常数(为8.854×10-12F/m),e为电子电量,ND为载流子密度,U为外加电位,Ufb为平带电位,k为波尔兹曼常数,T为绝对温度;因此,由Mott-Schottky分析图的直线段斜率即可求出本实施例涂层载流子密度ND。并同时测量在浸泡时间为1d、3d、6d、11d、18d时的载流子密度,将数据填入表1。
    实施例二:本实施例采用的主要成份为CaSO4的天然矿物盐纳米粉体来改性酚醛树脂清漆,具体步骤与实施例一基本相同,所不同的是经表面包覆处理的纳米粉体与酚醛树脂清漆的质量比为1∶6,得到改性酚醛树脂清漆的载流子密度ND的数据参见下表1。
    实施例三:本实施例采用的主要成份为CaCO3的天然矿物盐纳米粉体来改性环氧树脂清漆,具体步骤与实施例一基本相同,所不同的是经表面包覆处理的纳米粉体与酚醛树脂清漆的质量比为1∶4,得到改性酚醛树脂清漆的载流子密度ND的数据参见下表1。由于本实施例涂层在5%Na2SO4溶液中浸泡时呈现n型半导体行为,因此所依据Mott-Schottky关系式为:
    1Csc2=2ϵϵ0eND(ΔUSC-kTe)=2ϵϵ0eND(U-Ufb-kTe)]]>
    实施例四:本实施例采用的主要成份为BaSO4的天然矿物盐纳米粉体来改性RTV涂料,具体步骤与实施例一基本相同,所不同的是经表面包覆处理的纳米粉体与RTV涂料的质量比为1∶5,得到改性RTV涂料的载流子密度ND的数据参见下表1。
    表1  改性有机涂层材料在5%硫酸钠溶液中不同浸泡时间载流子密度的比较

    由上表1可知纳米改性后的涂层载流子密度均有明显减小说明纳米粉体有提高有机涂层绝缘性能的功效。

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