CN102417781A - 用于接地的防腐导电涂料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于接地的防腐导电涂料及其制备工艺，涉及接地材料领域。本涂料各组分含量按质量百分比分别为：纳米炭黑10%～15%；胶体石墨5%～10%；韧性环氧树脂20%～30%；有机硅树脂0%～10%；稀释溶剂30%～50%；固化剂10%～15%；增塑剂2%～3%；各组分质量百分比之和等于100%。本涂料具有高导电性和良好的防腐性能、封闭性，有利于防腐；具有柔韧性，有利于延长使用寿命；具有耐高温性能，热稳定性好，能经受大电流的冲击；涂料采用双组份的形式，涂料固化后可提高树脂的交联性以及力学性能；适用于具有防腐要求的防雷接地、工作接地、保护接地等各种接地。

Description

用于接地的防腐导电涂料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及接地材料领域，特别是一种用于接地的防腐导电涂料及其制备工艺。

背景技术

目前，我国由于资源、经济等原因，接地网所用的材质主要为普通碳钢。此类材料的接地体埋设于地下非常容易被氧化和腐蚀。为防止接地体的腐蚀，必须采取防腐措施，如采用铜等比较耐腐蚀的材料，或者在碳钢表面喷涂镀层。在国外，多采用全铜网接地。铜接地体虽然具备防腐性能，但由于接地体埋设于地下潮湿及各种腐蚀性的环境中，铜接地体同样无法避免遭受腐蚀，只是延缓了被腐蚀的速度；同时破坏环境和耗损大量有色金属。并且，铜接地体造价高，不适于在国内大规模使用；因此国内多采用铜包钢、锌包钢等接地体；但在实际运行过程中，镀层不可避免地会遭受破坏而导致接地体的腐蚀。近年来，有一种应用防腐导电涂料对接地装置进行表面处理的防腐方法，因其具有成本低、效率高、施工便捷的特点，在地网防腐中受到广泛关注。

国内现有的防腐导电涂料亦存在各种问题：

1、某些涂料干燥后的交联性和力学性能差，对土壤腐蚀介质的耐腐蚀能力不够；

2、目前国内大部分涂料均采用普通环氧树脂，而普通环氧树脂因质脆，在受外力作用时容易形成破坏性应力而导致涂层开裂；

3、涂料采用的导电填料对基体树脂的封闭性不够，这样容易使腐蚀气体渗入接地体，造成接地体的腐蚀；

4、涂料的耐高温性能不够，致使地网在遭受雷电流或短路故障电流而温升时，涂料易老化、失效，达不到防腐效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种防腐性、导电性、耐高温性以及柔韧性都好的用于接地的防腐导电涂料及其制备工艺。

为此本发明采用以下技术方案：

一、用于接地的防腐导电涂料

由纳米炭黑、胶体石墨、韧性环氧树脂、有机硅树脂、稀释溶剂、固化剂和增塑剂组成；

各组分含量按质量百分比分别为：

纳米炭黑10％～15％；

胶体石墨5％～10％；

韧性环氧树脂20％～30％；

有机硅树脂0％～10％；

稀释溶剂30％～50％；

固化剂10％～15％；

增塑剂2％～3％；

各组分质量百分比之和等于100％；

所述的稀释溶剂为二甲苯和醋酸丁酯混合物，两者质量比例为1∶1；

所述的纳米炭黑和胶体石墨的质量比例为1∶1或2∶1；

所述的固化剂为改性胺类；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

工作机理：

采用纳米炭黑、胶体石墨、韧性环氧树脂和有机硅树脂作为涂料的主要组成成分。

纳米炭黑作为导电填料，使涂料的导电性和封闭性能良好；

胶体石墨作为导电填料，其片状结构比球形粒子填料更能有效地降低透气性，并可以补充填料的封闭性，提高涂料的防腐性能；

韧性环氧树脂，除具有环氧树脂的系列优良性能外，其固化物具有柔韧性，其涂层能通过分子构象变化消除内应力，降低涂层因位移、振动等外力作用而造成的变形、开裂的可能；

有机硅树脂，因其优良的耐高温性能，使涂料具备耐高温的性能，即热稳定性，使得地网在遭受雷电冲击或短路故障而形成的大电流冲击时，涂层不被烧毁、失效。

二、用于接地的防腐导电涂料的制备工艺

用于接地的防腐导电涂料的制备工艺包括下列步骤：

①取稀释溶剂、韧性环氧树脂和有机硅树脂送入搅拌机中搅拌混匀；

②再加入增塑剂、纳米炭黑和胶体石墨，一起搅拌混匀后得混合料；

③然后将混合料送入球磨机研磨混匀，研磨达到粒度要求，并密封保存即得混合液；

④在使用时再向混合液中加入固化剂即可得到涂料成品。

本发明与现有的防腐导电涂料相比，具有下列优点和积极效果：

1、具有高导电性和良好的防腐性能、封闭性，有利于防腐；

2、具有柔韧性，有利于延长使用寿命；

3、具有耐高温性能，热稳定性好，能经受大电流的冲击；

4、涂料采用双组份的形式，涂料固化后可提高树脂的交联性以及力学性能；

5、适用于具有防腐要求的防雷接地、工作接地、保护接地等各种接地。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明：

一、组分选取多少试验

1、实施例一：

稀释溶剂38％，韧性环氧树脂30％，增塑剂2％，纳米炭黑10％，

胶体石墨5％，固化剂15％，有机硅树脂0％。

各组分质量百分比之和等于100％；

其性状是：防腐性能、导电性能和柔韧性良好。

2、实施例二：

稀释溶剂33％，韧性环氧树脂30％，增塑剂2％，纳米炭黑10％，

胶体石墨10％，固化剂15％，有机硅树脂0％。

各组分质量百分比之和等于100％；

其性状是：防腐性能、导电性能和柔韧性良好。

3、实施例三：

稀释溶剂43％，韧性环氧树脂20％，增塑剂2％，纳米炭黑10％，

胶体石墨5％，固化剂10％，有机硅树脂10％。

各组分质量百分比之和等于100％；

其性状是：防腐性能、导电性能、柔韧性和耐高温性能良好。

4、实施例四：

稀释溶剂38％，韧性环氧树脂20％，增塑剂2％，纳米炭黑10％，

胶体石墨10％，固化剂10％，有机硅树脂10％。

各组分质量百分比之和等于100％；

其性状是：防腐性能、导电性能、柔韧性和耐高温性能良好。

本制备方法最终制得的用于接地的防腐导电涂料产品，其稀释剂的比例影响产品的固体含量，并对粘度产生影响；涂料的防腐性能随韧性环氧树脂成分的增加而提高；涂料的导电性能随纳米炭黑和胶体石墨成分的增加而提高；涂料的耐高温性能随有机硅树脂成分的增加而提高；其表干时间与实干时间随固化剂成分的增加而缩短。

二、组分说明

1、纳米炭黑：选用纳米炭黑的颗粒大小位于10～90nm之间。

2、胶体石墨：选用胶体石墨的颗粒大小位于1～10μm之间。

3、韧性环氧树脂：选用韧性环氧树脂为双酚F环氧树脂。

4、有机硅树脂：选用有机硅树脂为耐高温有机硅树脂，为市售商品。

5、稀释溶剂：选用稀释溶剂为二甲苯和醋酸丁酯混合物，两者质量比例为1∶1。

6、固化剂：所述的固化剂为改性胺类。

7、增塑剂：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

三、关于防腐导电涂料的试验情况

本发明与普通涂料的防腐性能对比试验

1、试验方法

1)耐盐水性的测定

用砂纸将6片50mm×120mm的镀锌扁钢上的镀锌层打磨掉，再分成两组，每组3个试样；其中一组用本发明涂料浸涂两次，另一组用普通涂料浸涂两次；实干后将两组试片浸泡于10％NaCl溶液中，浸泡168h。

2)耐酸碱性的测定

用砂纸将12支Φ10mm×120mm的低碳钢棒彻底打磨后，另一端5毫米处穿一小孔；再分成2组，每组6个试样；其中一组用本发明涂料浸涂两次，另一组用普通涂料浸涂两次；实干后将每组试样再各分为两组，分别悬挂浸泡于10％NaOH、10％H₂SO₄溶液中，须将试样的三分之二浸于溶液中，并加盖，浸泡168h。

2、试验结论

经过168h的浸泡后，观察所有试样的涂层表面的变化情况：

涂有本发明涂料的试样表面无变化，涂层完好无损；

涂有普通涂料的试样涂层出现起泡、脱落或锈蚀斑点。

3、试验结果分析

试验结果表明普通涂料与本发明涂料相比存在柔韧性差的缺点，随着涂层固化后期的溶剂挥发，使用过程中的进一步交联和水分子物质析出等因素，使涂层体积收缩而形成内应力。使用中冷热、干湿的循环交替，涂层与基体的涨缩系数不同会导致界面产生反复的相对位移，形成破坏性应力，从而导致涂层出现起泡、开裂等不良现象。而本发明涂料采用韧性环氧树脂，使涂料干燥固化后具有柔韧性，较柔韧的涂层能通过分子构象变化消除内应力，降低涂层起泡、开裂的可能。因此本发明的防腐性能优良。

Claims (2)

1.一种用于接地的防腐导电涂料，其特征在于：

由纳米炭黑、胶体石墨、韧性环氧树脂、有机硅树脂、稀释溶剂、固化剂和增塑剂组成；

各组分含量按质量百分比分别为：

纳米炭黑10%～15%；  

胶体石墨5%～10%；

韧性环氧树脂20%～30%；

有机硅树脂0%～10%；

稀释溶剂30%～50%；

固化剂 10%～15%；

增塑剂 2%～3%；

各组分质量百分比之和等于100%；

所述的稀释溶剂为二甲苯和醋酸丁酯混合物，两者质量比例为 1：1；

所述的纳米炭黑和胶体石墨的质量比例为 1：1或2：1；

所述的固化剂为改性胺类；

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。

2.按权利要求1所述的一种用于接地的防腐导电涂料的制备工艺，其特征在于包括下列步骤：

①取稀释溶剂、韧性环氧树脂和有机硅树脂送入搅拌机中搅拌混匀；

②再加入增塑剂、纳米炭黑和胶体石墨，一起搅拌混匀后得混合料；

③然后将混合料送入球磨机研磨混匀，研磨达到粒度要求，并密封保存即得混合液；

④在使用时再向混合液中加入固化剂即可得到涂料成品。