CN103409033A - 导电、防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电、防腐蚀涂料及其制备方法，所述导电、防腐蚀涂料主要由环氧树脂、环氧树脂固化剂、复合导电填料、防腐剂、活性稀释剂、阻燃剂、混合溶剂组成。本发明的导电、防腐蚀涂料采用喷涂或刷涂的方式在处理好的工件表面制备导电、防腐蚀涂层，可广泛用于电力行业接地网装置、石化行业储油装置等金属结构件上，实现导电、导静电、防腐蚀等功能，达到现场使用要求。本发明涂料的制备工艺简单，容易实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，具体地说，本发明涉及一种电力系统接地网用导电、防腐蚀涂料及其制备方法。
背景技术
变电站和线塔是电力系统的重要组成部分，其运行的稳定与否关系到电网的安全可靠运行及输变电设备的安全。接地装置长期处于地下恶劣的运行环境中，土壤腐蚀不可避免。造成接地网腐蚀的主要有腐蚀微电池作用、电偶腐蚀、微生物腐蚀、杂散电流腐蚀等。
接地网的腐蚀防护主要是从两方面来入手，一是改变腐蚀环境，降低环境的腐蚀性；另一是改变腐蚀主体的耐腐蚀性。由于对变电站而言，其位置确定后，接地网所处的土壤环境也随之确定，通过改变腐蚀环境来减缓接地网的腐蚀在实际中是很困难的，目前主要是从第二个方面来增强接地网的耐蚀性。涂料的应用是一种有效抑制埋地装置腐蚀的工艺方法，据相关资料，导电防腐涂料能够延长接地网寿命20年以上。
理想的无机导电耐土壤腐蚀涂料可对接地网起到较好的防腐作用，并且具有对人无过敏反应，附着力好。该类涂料的一个缺点是常需要高温固化，不恰当的固化工艺会造成涂层的耐水性较差，由于接地网装置埋常年埋在地下，进而涂层的防腐蚀性能受到影响。另一缺点是涂层较脆，处理不当易产生裂纹等缺陷。
目前国内研究用于接地网防腐的涂料按填料分主要有金属型、金属氧化物型、有机导电聚合物型和纳米碳型等4种类型。对于金属型导电涂料而言，常用的银填充型具有成本高的缺点，且易发生迁移造成涂层电导率下降而导致导电性不稳定。铜具有污染环境的危险，另外铜与接地网碳钢材料的电位差较大，容易引起接地网材料的电偶腐蚀，导致接地网遭到迅速破坏。镍粉存在易氧化，氧化后导电性能性能下降的缺点。金属氧化物填充的导电涂料导电性能较差。有机导电聚合物型涂料是一种电导率导可调的涂料，但加工较困难，工艺性能差。单一纳米碳型导电涂料填料添加量较大，存在纳米碳在涂料中不易分散，且与树脂存在一定的不相容性；对底材的前处理较为严格等问题。
发明内容
基于此，为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种导电、耐腐蚀涂料，解决电网、变电站接地装置的导电和腐蚀问题。
为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种导电、防腐蚀涂料，按质量百分比计，所述涂料主要包括以下组分：
环氧树脂 10～70%；
环氧树脂固化剂 3～50%；
复合导电填料 10～85%
防腐剂 1～10%；
活性稀释剂 0～10%；
阻燃剂 0～5%；
以混合溶剂调节所述涂料的粘度，所述混合溶剂与上述组分的质量比为1：（0.1～10）。
在其中一些实施例中，所述涂料主要包括以下组分：
环氧树脂 12～60%；
环氧树脂固化剂 4～40%；
复合导电填料 20～80%
防腐剂 3～8%；
活性稀释剂 0.5～8%；
阻燃剂 0.3～3%；
所述混合溶剂与上述组分的质量比为1：（0.5～8）。
在其中一些实施例中，所述环氧树脂优选为E型低分子量环氧树脂E44、E51和E54中的一种或两种。常用的环氧树脂如E型和F型均可实现本发明的导电、防腐蚀功能，考虑涂料施工工艺，本发明优选液体环氧树脂作为成膜物。
在其中一些实施例中，所述环氧树脂固化剂优选为酚醛胺或聚酰胺树脂。环氧树脂固化剂包括胺固化型、合成树脂固化型和酸酐类固化型等，其中小分子胺和脂肪胺（如乙二胺、三乙烯四胺、三乙胺等）挥发性和毒性大，而酸酐类固化剂固化温度高，不易实现常温固化。合成树脂的挥发性和毒性较小，且容易实现常温固化，对环境湿度不敏感，对基材有良好的润湿性。
在其中一些实施例中，所述复合导电填料为碳纳米管、纳米碳纤维、金属微粉和导电云母粉中的两种以上。
在其中一些实施例中，所述碳纳米管的直径为10～100nm，长为2～30μm；所述纳米碳纤维的直径为10～100nm，长度为5～50μm；所述金属微粉为平均粒径为2～30μm的不锈钢微粉。
在其中一些实施例中，所述防腐剂优选为质量比为1:2～1:5的三聚磷酸铝和磷铁粉的混合物。涂料中常用的防腐剂有铬酸盐（如酪酸锌、锶铬黄等）、铅系颜料（红丹等）和金属粉（如锌粉和铝粉等）等，前者毒性大，而金属粉等容易腐蚀，形成的氧化物影响涂层的导电性能。本发明优选磷酸盐作为防腐剂，其中磷铁粉还具有导电功能。
在其中一些实施例中，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚中的一种或两种。当两种混合使用时，二者的比例为1:1～1:5。
在其中一些实施例中，所述阻燃剂为聚磷酸铵和磷酸三苯酯中的一种或两种。当两种混合使用时，二者的比例为1:0.5～1:3。
在其中一些实施例中，所述混合溶剂优选二甲苯和丙酮，二者的质量百分比为1:0.1～1:5。环氧树脂涂料常用的溶剂有甲苯、二甲苯、丙酮、正丁醇等，甲苯的毒性大，正丁醇的挥发性慢，涂料固化较慢。本发明选择毒性较小、挥发性适中的二甲苯和丙酮作为优选混合溶剂。
本发明还提供了上述导电、防腐蚀涂料的制备方法。包括以下步骤：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，以1000～2500rpm的转速研磨10～30分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
在其中一个实施例中，步骤(1)中所述研磨为：加入组分重量0.5～1倍的研磨珠进行研磨，所述研磨珠为粒径0.5～1.5mm的玛瑙珠、陶瓷珠（如二氧化锆珠或硅酸锆珠等）或不锈钢珠。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的导电、防腐蚀涂料中，环氧树脂及环氧树脂固化剂作为成膜物，复合导电填料实现导电功能，防腐剂提高涂层的耐腐蚀性能，同时防腐剂中的磷铁粉具有导电功能，阻燃剂提高涂层的耐温和抗燃烧性能。活性稀释剂和溶剂调节涂料的粘度，改善涂料的施工工艺性。通过优化涂料的组方和比例，从而实现了涂料的导电、防腐蚀功能，采用喷涂或刷涂的方式在处理好的工件表面制备导电、防腐蚀涂层，可广泛用于电力行业接地网装置、石化行业储油装置等金属结构件上，实现导电、导静电、防腐蚀等功能，达到现场使用要求。
2、本发明的涂料可用于干旱的内陆地区和潮湿、多盐的沿海地区；不含铬酸盐等有毒有害物质，使用安全，对环境不会造成污染。
3、根据不同的使用环境，本发明的涂料可单道或多道喷涂，进行多道喷涂时两道喷涂间隔24h以上，导电、防腐蚀环氧树脂涂层的厚度为80～350μm。
4、本发明涂料的制备工艺简单，容易实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下实施例中所使用的各种原料均来源于市售。
实施例1
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以1850rpm的转速搅拌研磨15分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，获得180μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为75Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例2
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以2050rpm的转速搅拌研磨25分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，获得200μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为80Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例3
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以1500rpm的转速搅拌研磨25分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，获得250μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为70Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例4
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以2050rpm的转速搅拌研磨25分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入聚酰胺树脂140固化剂，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，喷涂第二道涂层，获得300μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为85Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例5
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以1200rpm的转速搅拌研磨30分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，固化后获得300μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为76Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例6
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以1500rpm的转速搅拌研磨25分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，获得90μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为68Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例7
一种导电、防腐蚀涂料，涂料成膜物、颜填料和助剂包括以下组分：
本实施例的导电、防腐蚀涂料的制备方法如下：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他涂料成膜物、颜填料和助剂组分以及混合溶剂混合，放入涂料研磨机中，以1500rpm的转速搅拌研磨20分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入酚醛胺固化剂T31，混合搅拌均匀，即得。
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例的涂料喷涂或刷涂到经过喷砂处理的碳钢零部件表面，常温固化24h后，再制备第二道涂层，固化后获得350μm厚的导电、防腐蚀涂层。
涂层的表面电阻率为58Ωcm。涂覆了涂层的Q235钢分别在30℃、5%NaOH、5%H2SO4和3.5%NaCl溶液中浸泡720h后，涂层完好，未发生鼓泡、剥落、裂纹等破坏，基体得到有效防护，说明该涂层具有很好的耐碱、耐酸、耐盐水腐蚀性能。
实施例1-7结果表明，通过本发明的涂料获得的涂层，易于控制，适合工业化生产，具有导电、防腐蚀功能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。所述导电、防腐蚀涂层可以用于接地网用碳钢，还可应用于石油化工行业的导静电防腐蚀涂层。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种导电、防腐蚀涂料，其特征在于，以质量百分比计，所述涂料主要包括以下组分：
环氧树脂 10～70%；
环氧树脂固化剂 3～50%；
复合导电填料 10～85%
防腐剂 1～10%；
活性稀释剂 0～10%；
阻燃剂 0～5%；
以混合溶剂调节所述涂料的粘度，所述混合溶剂与上述组分的质量比为1：（0.1～10）；
所述环氧树脂为E44、E51和E54中的一种或两种，所述环氧树脂固化剂为酚醛胺或聚酰胺树脂。
2.根据权利要求1所述的导电、防腐蚀涂料，其特征在于，所述涂料主要包括以下组分：
环氧树脂 12～60%；
环氧树脂固化剂 4～40%；
复合导电填料 20～80%
防腐剂 3～8%；
活性稀释剂 0.5～8%；
阻燃剂 0.3～3%；
所述混合溶剂与上述组分的质量比为1：（0.5～8）。
3.根据权利要求1或2所述的导电、防腐蚀涂料，其特征在于，所述复合导电填料为碳纳米管、纳米碳纤维、金属微粉和导电云母粉中的两种以上。
4.根据权利要求3所述的导电、防腐蚀涂料，其特征在于，所述碳纳米管的直径为10～100nm，长为2～30μm；所述纳米碳纤维的直径为10～100nm，长度为5～50μm；所述金属微粉为平均粒径为2～30μm的不锈钢微粉。
5.根据权利要求1或2所述的导电、防腐蚀涂料，其特征在于，所述防腐剂为重量比为1:2～1:5的三聚磷酸铝和磷铁粉的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的导电、防腐蚀涂料，其特征在于，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚中的一种或两种；所述阻燃剂为聚磷酸铵和磷酸三苯酯中的一种或两种；所述混合溶剂为质量比为1:0.1～1:5的二甲苯和丙酮的混合物。
7.权利要求1～6任一项所述的导电、防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将除环氧树脂固化剂外的其他组分混合，以1000～2500rpm的转速研磨10～30分钟后，用200目筛网过滤；
(2)、加入环氧树脂固化剂，混合搅拌均匀，即得。
8.根据权利要求7所述的导电、防腐蚀涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述研磨为：加入组分重量0.5～1倍的研磨珠进行研磨，所述研磨珠为粒径0.5～1.5mm的玛瑙珠、陶瓷珠或不锈钢珠。
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