一种耐腐蚀复合材料及其制备方法
本发明属于耐腐蚀材料，具体地涉及一种耐腐蚀复合材料及其制备方法。
背景技术：
1、在化工、石油、电力等多个工业领域，设备的耐腐蚀性是一个至关重要的性能指标，通常涉及酸、碱、盐以及其他腐蚀性化学物质，因此，相关设备必须能够承受这些腐蚀性物质的侵蚀，以确保生产过程的安全与连续。传统的金属材料虽然在一定程度上具有耐腐蚀性，但在某些极端环境下，其耐腐蚀性能可能无法满足实际需求。随着科学技术的不断发展，耐腐蚀复合材料应运而生，并逐渐成为这些行业中的关键材料。耐腐蚀复合材料是一种由两种或多种材料组成的复合材料，这些材料在保留各自优点的同时，通过相互协同作用，显著提高了整体的耐腐蚀性能。目前，常用的耐腐蚀复合材料主要包括有机和无机涂料、玻璃钢、橡胶制品以及各种合成树脂等。通过特定的工艺方法，如涂覆、层压、注塑等，与基体材料紧密结合，形成具有出色耐腐蚀性的复合结构。在众多的耐腐蚀复合材料中，涂料是一种广泛应用的防腐材料，通过涂覆在设备表面，形成一层致密的保护膜，从而有效地隔绝腐蚀性物质与基体材料的直接接触。涂料的种类繁多，根据其成膜物质的不同，可分为油基漆和树脂基漆两大类。其中，树脂基漆因其优异的耐腐蚀性能和广泛的适用性而受到特别关注。除了涂料之外，玻璃钢也是一种重要的耐腐蚀复合材料。玻璃钢由玻璃纤维和合成树脂组成，具有很高的机械强度和整体性。在化工设备中，玻璃钢常被用作衬里材料，以提高设备的耐腐蚀性能。此外，橡胶制品在防腐蚀领域也发挥着重要作用。天然橡胶和合成橡胶因其良好的弹性和耐腐蚀性而被广泛应用于密封件、管道等部件的制造中。
2、现有技术中，传统的复合材料具有较高的强度和耐腐蚀性，但在遭受剧烈冲击时容易破裂，使得复合材料在某些高冲击性的应用环境中可能不适用。此外，一旦复合材料出现损伤或破裂，修复过程相对困难。修理需要使用特定的技术和设备，而且修复时间较长，进一步增加了维护的成本和复杂性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种耐腐蚀复合材料及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种耐腐蚀复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将聚醚醚酮粉末和聚苯并咪唑粉末以400-600rpm的速度搅拌混合30-40min，将混合物置于高温反应釜中，加入氧化铝，反应釜预热后反应，冷却至室温，得到聚醚醚酮-聚苯并咪唑共聚物；
5、s2、取氮化硼纳米片加入甲醇中，超声波处理，得到氮化硼纳米片分散液，将聚醚醚酮-聚苯并咪唑共聚物粉碎至粉末，加入氮化硼纳米片分散液中，以300-400rpm的速度搅拌2-4h，再静置12-24h，过滤，得到混合粉末；
6、s3、将混合粉末置入烘箱中干燥，放入预热至200-220℃的模具中，在10-15mpa的压力下热压成型30-40min，脱模，进行退火处理，得到一种耐腐蚀复合材料。
7、进一步地，所述步骤s1中反应釜预热至380-420℃，在5-6mpa的压力下反应1-2h。
8、所述步骤s1中聚醚醚酮、聚苯并咪唑和氧化铝的质量比(10-15)：(3-8)：(1-2)。
9、所述步骤s2中超声处理的频率为40-50khz，功率为200-300w，超声处理的时间为5-15min。
10、所述步骤s2中氮化硼和甲醇的固液比为(2-7)g：(10-20)ml聚醚醚酮-聚苯并咪唑共聚物和氮化硼纳米片分散液的用量比为(15-30)g：(60-70)ml。
11、所述步骤s2中聚醚醚酮-聚苯并咪唑共聚物的平均粒径为100-200μm。
12、所述步骤s3中烘箱的温度为80-100℃，干燥时间为12-24h，退火处理的温度为250-260℃，时间为4-6h。
13、根据本发明的另一方面，提供了上述制备方法制得的一种耐腐蚀复合材料。
14、本发明的有益效果：
15、1、本发明技术方案中，聚醚醚酮(peek)和聚苯并咪唑(pb i)在共聚过程中，其高分子链通过化学键合或物理缠结形成紧密的结构，增强了链间的相互作用，提高了复合材料的机械性能和热稳定性。氮化硼纳米片在甲醇中的超声波处理有助于其在聚合物基体中的均匀分散，为复合材料提供了更多的界面区域，增强了纳米片与聚合物链之间的相互作用，从而提高了材料的力学性能和耐腐蚀性。氮化硼纳米片与peek-pb i共聚物之间的界面结合能够确保应力从聚合物基体有效地传递到纳米填充物上，从而提高复合材料的整体性能。
16、2、本发明技术方案中，在peek和pb i的共聚过程中，形成新的化学键，如酯键或酰胺键，增强了两种聚合物之间的结合力。同时，物理缠结也起到了增强复合材料结构稳定性的作用。氮化硼纳米片的加入引入了纳米效应，能够显著提高复合材料的硬度、强度和耐磨性。peek和pb i本身就是耐高温和耐腐蚀的材料，通过共聚和纳米增强，复合材料的热稳定性和耐腐蚀性得到了进一步的提升，氮化硼纳米片的高化学稳定性也有助于提高复合材料的耐腐蚀性。氮化硼纳米片在复合材料中形成了屏障，阻碍了腐蚀性介质的渗透，从而增强了复合材料的阻隔性能。
17、3、本发明技术方案中，peek-pb i共聚物基体具有良好的韧性和强度，形成更为稳定的三维网络结构，在受到外力冲击时，能够有效地分散和传递应力，避免应力集中导致的材料破裂。此外，氮化硼纳米片的加入进一步增强了复合材料的抗冲击性能。纳米片在基体中均匀分散，形成了大量的纳米界面，能够阻碍裂纹的扩展，提高材料的断裂韧性。同时，纳米片的高比表面积和优异的力学性能也有助于吸收和分散冲击能量，从而保护基体不受损伤。
18、4、与传统的金属复合材料在损伤后修复困难相比，本发明的耐腐蚀复合材料由于其微观结构的优化，使得修复过程相对更为简单。优化的微观结构减少了材料内部的缺陷和应力集中点，降低了裂纹萌生和扩展的可能性。这意味着在材料受到损伤时，裂纹往往只局限于局部区域，而不会迅速扩展到整个材料。在修复过程中，只需要针对局部损伤区域进行处理，而不需要对整个材料进行大规模的修复。此外，由于材料的基体和纳米增强相之间的界面结合良好，修复剂能够更容易地渗透到损伤区域，并与基体形成有效的化学键合，从而恢复材料的性能。简化的修复过程不仅降低了维护的成本和复杂性，还提高了材料的可维修性和再利用率。
技术特征：
1.一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中反应釜预热至380-420℃，在5-6mpa的压力下反应1-2h。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中聚醚醚酮、聚苯并咪唑和氧化铝的质量比(10-15)：(3-8)：(1-2)。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中超声处理的频率为40-50khz，功率为200-300w，超声处理的时间为5-15min。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中氮化硼和甲醇的固液比为(2-7)g：(10-20)ml聚醚醚酮-聚苯并咪唑共聚物和氮化硼纳米片分散液的用量比为(15-30)g：(60-70)ml。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中聚醚醚酮-聚苯并咪唑共聚物的平均粒径为100-200μm。
7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中烘箱的温度为80-100℃，干燥时间为12-24h，退火处理的温度为250-260℃，时间为4-6h。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的一种耐腐蚀复合材料。
技术总结
本发明属于耐腐蚀材料技术领域，具体地涉及一种耐腐蚀复合材料及其制备方法，包括以下步骤：S1、将聚醚醚酮粉末和聚苯并咪唑粉末搅拌混合，将混合物置于高温反应釜中，加入氧化铝，反应釜预热后反应；S2、取氮化硼纳米片加入甲醇中，超声波处理，得到氮化硼纳米片分散液，将聚醚醚酮‑聚苯并咪唑共聚物粉碎至粉末，加入氮化硼纳米片分散液中，搅拌，再静置，过滤，得到混合粉末；S3、将混合粉末置入烘箱中干燥，热压，脱模，进行退火处理，得到一种耐腐蚀复合材料。本发明通过氮化硼纳米片与PEEK‑PB I共聚物之间的界面结合能够确保应力从聚合物基体有效地传递到纳米填充物上，从而提高复合材料的整体性能。
技术研发人员：戚海新,王秦,王树宾,李士辉,徐广雨
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23