[0030] 下面结合附图与具体实施方法对本发明做进一步的描述。
[0031] 实施例1
[0032] 制备步骤如图1所示:
[0033] (1)配制无水乙醇和超纯水的体积比例为1:2的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0034] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0035] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0036] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0037] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0038] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0039] 实施例2
[0040] (1)配制无水乙醇和超纯水的体积比例为1:2的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0041] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0042] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0043] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为200:10:3:5,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0044] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0045] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0046] 实施例3
[0047] (1)配制无水乙醇和超纯水的体积比例为1:2的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0048] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0049] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0050] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为400:20:6:5,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0051] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0052] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0053] 实施例4
[0054] (1)将羰基铁粉分散至无水乙醇:超纯水的体积比例为2:1的溶液中;
[0055] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0056] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0057] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0058] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0059] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0060] 实施例5
[0061] (1)将羰基铁粉分散至无水乙醇:超纯水的体积比例为1:1的溶液中;
[0062] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0063] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0064] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0065] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0066] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0067] 实施例6
[0068] (1)将羰基铁粉分散至无水乙醇:超纯水的体积比例为1:3的溶液中;
[0069] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0070] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0071] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0072] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0073] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0074] 实施例7
[0075] (1)使用超纯水作为羰基铁粉分散液;
[0076] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0077] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0078] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0079] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0080] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0081] 实施例8
[0082] (1)配制无水乙醇和超纯水的体积比例为1:1的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0083] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量10%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0084] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0085] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0086] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0087] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0088] 实施例9
[0089] (1)配制无水乙醇和超纯水的体积比例为1:1的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0090] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量3%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0091] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0092] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0093] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0094] (6)将磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0095] 实施例10
[0096] (1)配制无水乙醇和超纯水的体积比例为1:1的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0097] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0098] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0099] (4)向己烷中加入PDMS、改性羰基铁粉和Sylgard184,己烷:PDMS:Sylgard184:改性羰基铁粉的质量比例为600:30:9:10,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中;
[0100] (5)取一块钕铁硼磁体,控制喷嘴与钕铁硼磁体之间的距离约为5cm,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面;
[0101] (6)将磁体置于烘箱中60℃固化6h。
[0102] 对比例1
[0103] (1)分散剂为无水乙醇和超纯水的体积比例为1:1的溶液,将羰基铁粉分散在其中;
[0104] (2)将溶液加热至80℃,并在磁力搅拌550rpm下,加入质量为羰基铁粉质量5%的FAS‑17,继续加盖搅拌7h;
[0105] (3)将反应后的溶液经离心机在9000rpm转速下离心5min后,置于50℃的烘箱中,干燥3h得到改性羰基铁粉;
[0106] (4)向己烷中加入PDMS和改性羰基铁粉,己烷:PDMS:改性羰基铁粉的质量比例为60:3:1,在磁力搅拌机上以150rpm的速度均匀搅拌10min,得到混合均匀的改性羰基铁粉‑PDMS混合溶液,并置于喷涂设备中,将混合溶液喷涂到钕铁硼表面,然后磁体置于烘箱中35℃固化6h。
[0107] 对比例2为未经超疏水涂层喷涂防护的钕铁硼磁体。
[0108] 分别将实施例1‑10及对比例1所得的喷涂超疏水涂层后的钕铁硼磁体进行表面接触角检测,检测步骤如下:
[0109] a、将样品放入接触角张力测量仪的载物台,调整焦距使图像清晰;
[0110] b、用微量注射器压出2.0μL水;
[0111] c、抬高载物台,使样品表面接触到液滴后降低载物台至原位;
[0112] d、拍摄液滴在样品表面的图像并分析结果。
[0113] 检测结果如表1所示:
[0114] 表1.钕铁硼磁体表面接触角
[0115]项目 接触角
实施例1 161.1°
实施例2 151.7°
实施例3 153.5°
实施例4 157.3°
实施例5 166.1°
实施例6 150.6°
实施例7 78.1°
实施例8 165.8°
实施例9 128.7°
实施例10 159.0°
对比例1 142.8°
对比例2 52.7°
[0116] 当表面稳定接触角大于150°且滚动角小于5°时,可认为该表面完全不沾水,由表1可知本发明有良好的防水效果,并且PDMS:羰基铁粉的质量比为3:1时疏水效果最佳;分散剂中乙醇与水的比例会影响硅烷改性剂的溶解度,进而影响改性羰基铁粉的产量,当乙醇与水比例为1:3‑2:1时,效果较好,当乙醇与水的比例为1:1时效果最佳。
[0117] 为进一步判定超疏水涂层的防腐蚀效果,使用电化学工作站检测实施例1与对比例2所得的钕铁硼磁体的腐蚀电流大小,检测步骤如下:
[0118] A、将钕铁硼磁体其余面包裹起来,仅露出喷涂有涂层的一面,将钕铁硼磁体连接电线;
[0119] B、使用三电极系统检测钕铁硼磁体的腐蚀电流,将钕铁硼磁体作为工作电极,参比电极为甘汞电极,辅助电极为铂电极;
[0120] C、将三电极与电化学工作站连接,然后浸入电解液中,电解液为3.5%的NaCl溶液;
[0121] D、设定腐蚀电压范围为‑0.3V—‑1.3V,对钕铁硼磁体进行扫描,记录过程中电流大小,计算腐蚀电流密度。
[0122] 实施例1腐蚀电流密度为‑5.372×10‑6A·cm‑2,而未经超疏水涂层喷涂防护的钕‑7 ‑2铁硼磁体的腐蚀电流密度为‑4.385×10 A·cm ,实施例1的抗腐蚀性能比对比例2提高了一个数量级,因此本发明制备的超疏水涂层对钕铁硼磁体的防腐蚀性能良好。
[0123] 使用SEM观察实施例1所得钕铁硼表面涂层形貌,结果如图2所示,本发明的超疏水涂层在钕铁硼磁体表面形成了微纤毛结构,该结构能进一步强化防腐蚀及防磨损效果。PDMS与羰基铁粉比例及固化温度都会影响微纤毛结构,不加固化剂时,改性羰基铁粉会出现倒伏破坏微纤毛结构,使得微纤毛结构在钕铁硼磁体表面无法致密形成,降低抗腐蚀性能。
[0124] 分别将实施例1、2、3、4、5、6及对比例1所得的钕铁硼磁体进行摩擦磨损试验,具体步骤如下:
[0125] a、将待测钕铁硼磁体有涂层一面向下放置于800目砂纸上;
[0126] b、将100g砝码压在钕铁硼磁体上,将钕铁硼磁体水平拖动以产生摩擦,水平往返移动10cm视为1个摩擦周期;
[0127] c、分别检测钕铁硼磁体经历0、50、100、200及500个摩擦周期后的表面接触角。
[0128] 结果如表2所示:
[0129] 表2.钕铁硼磁体摩擦磨损后接触角数据
[0130]摩擦周期 0 50 100 200 500
实施例1 161.1° 157.9° 157.5° 154.3° 151.4°
实施例2 151.7° 146.3° 144.8° 141.4° 137.9°
实施例3 153.5° 149.2° 147.6° 144.8° 142.9°
实施例4 157.3° 155.4° 153.7° 151.2° 148.6°
实施例5 166.1° 163.1° 162.9° 161.6° 157.3°
实施例6 150.6° 148.7° 147.1° 144.6° 140.8°
对比例1 142.8° 103.3° 82.7° 53.8° 53.1°
[0131] 由表2可知,随摩擦次数增加,微纤毛结构有所磨损,钕铁硼永磁体表面疏水性能会有所下降,对比例1表面疏水性能下降最多,当制备时不加入固化剂时,微纤毛结构极易被破坏;实施例1、实施例3、实施例4及实施例5及实施例6的微纤毛结构的磨损幅度较缓,其表面疏水性能下降幅度明显低于实施例2及对比例1,由此可知当PDMS:改性羰基铁粉的质量比为4:1‑3:1时微纤毛韧性较好;并且实施例1及实施例5经500个摩擦周期后钕铁硼永磁体表面接触角仍大于150°,疏水性良好,微纤毛韧性更强,分布密度更合理,抗磨损能力更好。