本發(fā)明屬于涂層制備，尤其涉及一種導(dǎo)電抗菌防腐耐老化的多功能涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著航天、航空的迅速發(fā)展，機(jī)體表面涂層不僅保護(hù)內(nèi)部材料免受外界環(huán)境的影響，同時(shí)還能使其安全、美觀、潔凈、適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。目前制備的涂層主要有有機(jī)涂層、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合涂層，要實(shí)現(xiàn)涂層的目標(biāo)功能如導(dǎo)電性、疏水性、防冰性、耐高溫性、抗老化性、粘附性和耐鹽霧性等不僅需要經(jīng)過繁瑣的步驟，而且得到的涂層往往難以兼具上述功能。因此，如何簡單高效設(shè)計(jì)集多種功能于一體的涂層成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
2、有機(jī)涂層具有較好的柔韌性和化學(xué)穩(wěn)定性，但是耐熱性和耐老化性較差；將有機(jī)-無機(jī)復(fù)合制備的涂層，雖然提高材料的導(dǎo)電性、耐熱性和耐老化性，但是填料的分布均一性以及填料與聚合物的相互作用較難控制，同時(shí)還需要對填料進(jìn)行不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、化學(xué)改性等繁瑣步驟才能實(shí)現(xiàn)特定的功能。因此，亟需一種簡單高效的方法制備高性能涂層。溶膠-凝膠法通過水解、縮合反應(yīng)能將有機(jī)組分轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)組分對提高材料的耐熱性和耐老化性具有重要作用；通過調(diào)控配方，控制最終納米粒子的尺寸，利用納米粒子的表面與界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)最終材料的多功能性，如親疏水性、粘附性、韌性、耐候性、耐腐蝕性以及耐老化性等。同時(shí)引入導(dǎo)電填料后賦予其導(dǎo)電性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電抗菌防腐耐老化的多功能涂層的制備方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。
3、一種導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其包括如下步驟：
4、s1：改性硅烷偶聯(lián)劑的制備
5、s1.1將含有環(huán)氧官能團(tuán)的單體和硅烷偶聯(lián)劑加入有機(jī)溶劑中，在有機(jī)堿催化劑的存在下反應(yīng)，得到環(huán)氧改性的硅烷偶聯(lián)劑，其中，環(huán)氧官能團(tuán)與硅烷偶聯(lián)劑中的氨基或巰基的摩爾比為(7～5):(3～5)；含有環(huán)氧多官能團(tuán)的單體與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為0.1～0.3，有機(jī)堿催化劑與含有環(huán)氧多官能團(tuán)的單體的質(zhì)量比為0.001:1；
6、s1.2將含有二胺的有機(jī)硅與帶環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑以(1～2):(2～1)的摩爾比混合，在有機(jī)堿催化劑的存在下反應(yīng)，得到長鏈有機(jī)硅改性的硅烷偶聯(lián)劑；
7、s1.3將多巴胺與帶環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑以(7～5):(3～5)的摩爾比混合，在有機(jī)堿催化劑的存在下反應(yīng)，得到帶有鄰苯二酚的硅烷偶聯(lián)劑；
8、s2：改性導(dǎo)電填料的制備
9、將導(dǎo)電填料表面功能化，使其表面帶有氨基、羧基、羥基或環(huán)氧基中的任意一種，然后利用導(dǎo)電填料表面的功能基團(tuán)與帶有對應(yīng)相互反應(yīng)官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，制備表面帶有si-o-r基團(tuán)的改性導(dǎo)電填料；
10、s3：導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備
11、將步驟s1得到的環(huán)氧改性硅烷偶聯(lián)劑、長鏈有機(jī)硅改性的硅烷偶聯(lián)劑、帶有鄰苯二酚的硅烷偶聯(lián)劑、步驟s2得到的改性導(dǎo)電填料以及帶有氟鏈的硅烷偶聯(lián)劑、有機(jī)金屬鹽以(5～9):(0.5～1):(0.1～1):(1～2)：(0.1～3)：(0～5)的質(zhì)量比加入混合溶劑中，在催化劑的作用下反應(yīng)一定時(shí)間進(jìn)行共水解得到溶膠，涂到基體表面，制備得到導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層。
12、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)、吡啶和甲苯中的任意一種或其組合。
13、進(jìn)一步地，所述有機(jī)堿催化劑為三乙胺、乙二胺、四甲基氫氧化銨或四乙基氫氧化銨
14、進(jìn)一步地，所述含有環(huán)氧官能團(tuán)的單體為4,5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、對氨基苯酚縮水甘油醚三官能團(tuán)縮水甘油胺環(huán)氧樹脂、n,n,n',n'-四環(huán)氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、異氰尿酸三縮水甘油酯、新戊二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油基醚、季戊四醇縮水甘油醚和羥甲基丙烷縮水甘油醚中的任意一種或其組合。
15、進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環(huán)氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-異氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-異氰酸丙基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯和正硅酸丙酯中的任意一種或其組合。
16、進(jìn)一步地，所述含有二胺的有機(jī)硅為1,3-雙(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷和不同分子量的雙(3-氨丙基)封端聚(二甲基硅氧烷)中的任意一種或其組合。所述含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑為3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷)乙基三甲氧基硅烷中的任意一種或其組合。
17、進(jìn)一步地，所述帶有氟鏈的硅烷偶聯(lián)劑為十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一種或其組合。
18、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電填料為碳納米管、石墨烯、炭黑、mxene、納米銀線中的任意一種或其組合。
19、進(jìn)一步地，所述有機(jī)金屬鹽為鈦酸四丁酯、鋯酸四丁酯、乙酰丙酮鋅、乙酰乙酸乙酯鋅、乙酰丙酮鎂和乙酰丙酮鋁中的任意一種或其組合。
20、進(jìn)一步地，所述混合溶劑為水與n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、正丁醇、丙酮和丁酮中的任意一種或其組合的混合液。優(yōu)選地，所述混合溶劑中水占5％～20％。
21、進(jìn)一步地，步驟s3中所述催化劑為無機(jī)酸、有機(jī)酸、有機(jī)堿或無機(jī)堿；所述無機(jī)酸為三氟乙酸、鹽酸或硫酸，所述有機(jī)酸為冰醋酸、對甲苯磺酸，所述有機(jī)堿為三乙胺、乙二胺、四甲基氫氧化銨或四乙基氫氧化銨，所述無機(jī)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
23、1)本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑和導(dǎo)電填料的改性及其與有機(jī)金屬鹽共水解，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)-無機(jī)雜化導(dǎo)電涂層的制備。整個(gè)制備過程簡單，易批量化生產(chǎn)。
24、2)本發(fā)明制備的涂層中納米粒子與導(dǎo)電填料之間被聚合物鏈橋聯(lián)在一起，形成結(jié)構(gòu)均一穩(wěn)定的涂層，避免了復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)不均一的不足之處。
25、3)本發(fā)明中納米粒子尺寸以及導(dǎo)電填料含量易調(diào)控，利用不同尺寸納米粒子性能上的差異賦予涂層多種功能，如疏水性、防冰性、耐高溫性、抗老化性、粘附性和耐鹽霧性等。涂層在國標(biāo)條件下進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)和抗老化試驗(yàn)后性能無明顯變化，同時(shí)能夠保持較高的導(dǎo)電性。
1.一種導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)、吡啶和甲苯中的任意一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述含有環(huán)氧官能團(tuán)的單體為4,5-環(huán)氧四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、對氨基苯酚縮水甘油醚三官能團(tuán)縮水甘油胺環(huán)氧樹脂、n,n,n',n'-四環(huán)氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、異氰尿酸三縮水甘油酯、新戊二醇二縮水甘油醚、甘油二縮水甘油基醚、季戊四醇縮水甘油醚和羥甲基丙烷縮水甘油醚中的任意一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-環(huán)氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-異氰酸丙基三乙氧基硅烷、3-異氰酸丙基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯和正硅酸丙酯中的任意一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述含有二胺的有機(jī)硅為1,3-雙(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷和不同分子量的雙(3-氨丙基)封端聚(二甲基硅氧烷)中的任意一種或其組合。所述含有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑為3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環(huán)氧環(huán)己烷)乙基三甲氧基硅烷中的任意一種或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述帶有氟鏈的硅烷偶聯(lián)劑為十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的任意一種或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電填料為碳納米管、石墨烯、炭黑、mxene、納米銀線中的任意一種或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)金屬鹽為鈦酸四丁酯、鋯酸四丁酯、乙酰丙酮鋅、乙酰乙酸乙酯鋅、乙酰丙酮鎂和乙酰丙酮鋁中的任意一種或其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，所述混合溶劑為水與n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、正丁醇、丙酮和丁酮中的任意一種或其組合的混合液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電抗菌防腐耐老化涂層的制備方法，其特征在于，步驟s3中所述催化劑為無機(jī)酸、有機(jī)酸、有機(jī)堿或無機(jī)堿；所述無機(jī)酸為三氟乙酸、鹽酸或硫酸，所述有機(jī)酸為冰醋酸、對甲苯磺酸，所述有機(jī)堿為三乙胺、乙二胺、四甲基氫氧化銨或四乙基氫氧化銨，所述無機(jī)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。