CN104356867B - 应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁材质变压器散热器表面防护技术，具体为一种应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料及其制备方法。该锌铝涂料包括以下组分和重量含量：片状金属锌粉20％～60％，片状金属铝粉5％～20％，改性环氧树脂10％～30％，稀释剂10％～20％，硅烷偶联剂1％～5％，钛酸酯偶联剂1％～5％，表面活性剂1％～5％，锈层转化剂1％～3％，抗沉降剂0.2％～1％。首先将片状铝粉用稀释剂润湿，之后加入钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂混合搅拌成铝浆，再加入改性环氧树脂、片状锌粉、表面活性剂、锈层转化剂、抗沉降剂，再次搅拌均匀，最后得到成品锌铝涂料。本发明室温固化、易于修补、户外涂装效果好，在不影响散热效率的前提下，实现变压器散热器的长效防护。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁材质变压器散热器表面防护技术，具体为一种应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料及其制备方法。
背景技术
随着我国电力行业的快速发展，对电力设施的需求也越来越多，同时对于电网的安全运行要求也越来越严格。所以，对电力设施的耐腐蚀和稳定性的要求也越来越高。电力设施已经延伸到我国的几乎全部海岸线和海岛，海洋气候的恶劣气氛对电力设施的耐蚀性能提出了更高的要求。电力设施优良的耐腐蚀性是电力系统可靠长期运行的重要保障因素之一，然而设施的腐蚀破坏在短期内不易觉察，往往被人们所忽视，但一旦引起事故，就有可能造成不可预计的后果，可以引起设备损坏、火灾、甚至会造成发电厂和变电站停止运行，有的甚至会发展成为严重的系统事故。
变压器作为电网配电的最重要的设备之一，其所用的片式散热器是保证其稳定有效工作的必备配套产品，也是变压器所属部件中易发生腐蚀的薄弱环节，其表面防护是变压器可靠运行的关键技术环节。
片式散热器多采用片式结构，其特点是用料薄、空壳多层叠加结构、三维刚性差异大，目前大多采用热浸镀锌进行防护，但热浸镀锌具有以下缺点：1)工件尺寸受限；2)散热片易变形；3)镀锌层易流挂，镀层厚度不能精确控制；4)前处理要求严格；5)难以实现户外和现场施工；6)热浸锌的防护寿命有限，维护成本高。一般只能保证3～5年的防护寿命，给大修和日常的维护增加了困难，也增加了维护成本。
因此，一种具有室温固化、易于修补、户外涂装效果好，在不影响散热效率的前提下，具有较好结合力的同时实现变压器散热器的长效防护，可满足电力行业中，不同规格散热器片对长效防护涂层的要求的防护技术有待于开发。
发明内容
针对目前钢铁材质变压器散热器防护技术存在的缺点及不足，本发明的目的在于提供一种应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料及其制备方法，该涂料具有室温固化、易于修补、户外涂装的优点，且在不影响散热效率的前提下，实现变压器散热器的长效防护，可满足电力行业中，不同规格散热器片对长效防护涂层的要求，在提高性能的同时，降低生产、施工及维护成本，具有广阔的市场前景。
本发明的技术方案是：
一种应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，该锌铝涂料包括以下组成和重量含量：片状金属锌粉20％～60％，片状金属铝粉5％～20％，改性环氧树脂10％～30％，稀释剂10％～50％，硅烷偶联剂1％～10％，钛酸酯偶联剂1％～10％，表面活性剂0.3％～5％，锈层转化剂1％～3％，抗沉降剂0.2％～1％。
所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，金属锌粉为片状，片径为10～30μm，厚度为0.1～0.3μm；金属铝粉为片状，片径为15～35μm，厚度为0.1～0.3μm。
所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，硅烷偶联剂为硅酸四乙酯、KH550、KH560、KH570、KH578、KH566中的一种或两种以上，钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸四异丙酯中的一种或两种以上。
所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，改性环氧树脂为丙烯酸改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、硅烷改性环氧树脂、氟碳改性环氧树脂中的一种。
所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，稀释剂为甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚，丙二醇乙醚、丙二醇甲醚中的一种或两种以上，表面活性剂为OP-10或NP-4，锈层转化剂为磷酸锌、磷酸胍、亚铁氰化钾、磷酸中的一种或两种以上，抗沉降剂为膨润土。
所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，将制备好的涂料涂装在变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化6～10h后进行二涂，室温固化24～50h，涂层厚度30～40μm，涂层结合力为8～15MPa，涂层耐盐雾时间可达到2000～3000h。
所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、先将金属铝粉用稀释剂润湿10～20min，之后加入钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂混合搅拌1～2h，润湿放置24～48h，形成铝浆；
(2)、将改性环氧树脂加入到已润湿的铝浆中，搅拌3～5h，之后加入金属锌粉混合搅拌2～3h，使锌粉得到充分的润湿后，分别加入表面活性剂、锈层转化剂、抗沉降剂，搅拌4～8h，制得最终锌铝涂料。
本发明的设计思想是：
本发明首先将片状铝粉用稀释剂润湿，之后加入钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂混合搅拌成铝浆，再加入改性环氧树脂、片状锌粉、表面活性剂、锈层转化剂、抗沉降剂，再次搅拌均匀，最后得到成品锌铝涂料。其中，片状金属锌粉和片状金属铝粉的加入具有以下作用：1)牺牲阳极的保护作用；2)层层叠加具有迷宫效应，这是效仿达克罗涂层所具有的优异特点而设计的。复合偶联剂(硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂)的加入在提高涂层的硬度和柔韧性能的同时，还可以较大程度的提高涂层在高温下的耐蚀性能。改性环氧树脂不仅仅是对涂层结合力的影响，还有改性环氧树脂对锌铝粉的包覆可以减缓涂层牺牲阳极的速度，从而提高涂层的耐蚀性能。复合偶联剂和改性环氧树脂在控制牺牲阳极涂层具有协同作用，从而使本发明的涂料具有优异的耐蚀性能。锈层转化剂的加入是针对散热器片由于形状的特殊性，在除锈的过程中存在死角而设计的，从而降低了散热器片的表面处理的要求。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明提供的锌铝涂料具有室温固化、易于修补、户外涂装效果好的优点。
2、本法明提供的锌铝涂料，在不影响散热器散热效率的前提下，实现变压器散热器的长效防护，可满足电力行业中，不同规格散热器片对长效防护涂层的要求，同时涂层具有优异的结合力。
3、本法明提供的涂料，在保证锌铝干膜含量的同时具有优异的涂层结合力，拉开法测试涂层结合力可达到8～15MPa以上。
4、本法明提供的涂料，在涂层30～40μm的厚度，其耐盐雾性能可达到2000～3000h以上。
具体实施方式
在具体实施方式中，本发明应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料包括以下组成和重量含量：片状金属锌粉20％～60％(优选35％～55％)，片状金属铝粉5％～20％(优选5％～12％)，改性环氧树脂10％～30％(优选10％～20％)，稀释剂10％～50％(优选30％～40％)，硅烷偶联剂1％～10％(优选4％～8％)，钛酸酯偶联剂1％～10％(优选4％～8％)，表面活性剂0.3％～5％(优选0.5％～2％)，锈层转化剂1％～3％，抗沉降剂0.2％～1％。其中，
金属锌粉为片状，片径为10～30μm，厚度为0.1～0.3μm。金属铝粉为片状，片径为15～35μm，厚度为0.1～0.3μm。硅烷偶联剂为硅酸四乙酯、KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)，KH570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH578(γ-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷)、KH566(2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷)中的一种或两种以上。钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸四异丙酯中的一种或两种以上。改性环氧树脂为丙烯酸改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、硅烷改性环氧树脂、氟碳改性环氧树脂中的一种。稀释剂为甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚，丙二醇乙醚、丙二醇甲醚中的一种或两种以上。表面活性剂为OP-10(烷基酚与环氧乙烷的缩合物)或NP-4(壬基酚聚氧乙烯醚)。锈层转化剂为磷酸锌、磷酸胍、亚铁氰化钾、磷酸中的一种或两种以上。抗沉降剂为膨润土。
本发明应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、先将金属铝粉用稀释剂润湿10～20min，之后加入钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂混合搅拌1～2h，润湿放置24～48h，形成铝浆。
(2)、将改性环氧树脂加入到已润湿的铝浆中，搅拌3～5h，之后加入金属锌粉混合搅拌2～3h，使锌粉得到充分的润湿后，分别加入表面活性剂、锈层转化剂、抗沉降剂，搅拌4～8h，制得最终锌铝涂料。
将制备好的锌铝涂料涂装在模拟小型的变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化6～10h后进行二涂，之后室温固化24～50h，涂层厚度30～40μm，涂层结合力为8～15MPa，涂层耐盐雾时间可达到2000h～3000h。
下面通过实施例对本发明进一步详细描述。
实施例1：
涂料的制备方法：
1、将铝粉70g分散于二甲苯150g和乙二醇丁醚150g中润湿15min，搅拌均匀后加入硅烷偶联剂KH570(50g)、钛酸丁酯60g，混合搅拌1.5h后，放置24h。
2、将聚氨酯改性环氧树脂150g加入到以放置24h的铝浆中，搅拌4h后，加入锌粉350g，混合搅拌2h后，加入OP-10(10g)，亚铁氰化钾15g，膨润土8g，混合搅拌6h，制得最终锌铝涂料。
将制备好的涂料涂装在模拟小型的变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化7h后进行二涂，之后室温固化26h，涂层厚度35μm，涂层结合力为8.4MPa，涂层耐盐雾时间2100h。
实施例2：
涂料的制备方法：
1、将铝粉60g分散于甲苯150g和丙二醇乙醚160g中润湿10min，搅拌均匀后加入硅烷偶联剂KH578(40g)、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯50g，混合搅拌1h后，放置30h。
2、将丙烯酸改性环氧树脂140g加入到以放置30h的铝浆中，搅拌3h后，加入锌粉370g，混合搅拌2h后，加入OP-10(10g)，磷酸胍10g，膨润土5g，混合搅拌5h，制得最终锌铝涂料。
将制备好的涂料涂装在模拟小型的变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化7h后进行二涂，之后室温固化28h，涂层厚度40μm，涂层结合力为9.6MPa，涂层耐盐雾时间2200h。
实施例3：
涂料的制备方法：
1、将铝粉55g分散于甲苯200g和乙二醇甲醚150g中润湿20min，搅拌均匀后加入硅烷偶联剂KH550(50g)、钛酸四异丙酯60g，混合搅拌2h后，放置32h。
2、将丙烯酸改性环氧树脂100g加入到以放置32h的铝浆中，搅拌3h后，加入锌粉400g，混合搅拌3h后，加入OP-10(5g)，磷酸胍12g，膨润土6g，混合搅拌7h，制得最终锌铝涂料。
将制备好的涂料涂装在模拟小型的变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化6h后进行二涂，之后室温固化30h，涂层厚度38μm，涂层结合力为10MPa，涂层耐盐雾时间2000h。
实施例4：
涂料的制备方法：
1、将铝粉80g分散于二甲苯100g和乙二醇甲醚250g中润湿15min，搅拌均匀后加入硅烷偶联剂KH550(40g)、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯50g，混合搅拌1.5h后，放置37h。
2、将丙烯酸改性环氧树脂120g加入到以放置37h的铝浆中，搅拌3h后，加入锌粉350g，混合搅拌3h后，加入NP-4(5g)，磷酸胍10g，磷酸2g，膨润土6g，混合搅拌6h，制得最终锌铝涂料。
将制备好的涂料涂装在模拟小型的变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化6h后进行二涂，之后室温固化40h，涂层厚度40μm，涂层结合力为9.2MPa，涂层耐盐雾时间2000h。
实施例5：
涂料的制备方法：
1、将铝粉65g分散于甲苯150g和乙二醇甲醚200g中润湿15min，搅拌均匀后加入硅烷偶联剂KH560(50g)、钛酸四异丙酯55g，混合搅拌1h后，放置33h。
2、将硅烷改性环氧树脂110g加入到以放置33h的铝浆中，搅拌3h后，加入锌粉380g，混合搅拌3h后，加入NP-4(5g)，磷酸胍10g，磷酸锌3g膨润土7g，混合搅拌8h，制得最终锌铝涂料。
将制备好的涂料涂装在模拟小型的变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化5h后进行二涂，之后室温固化35h，涂层厚度37μm，涂层结合力为10.2MPa，涂层耐盐雾时间2100h。
Claims (2)
1.一种应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料，其特征在于，该锌铝涂料包括以下组成和重量含量：片状金属锌粉35%～55%，片状金属铝粉5%～12%，改性环氧树脂10%～20%，稀释剂30%～40%，硅烷偶联剂4%～8%，钛酸酯偶联剂4%～8%，表面活性剂0.5%～2%，锈层转化剂1%～3%，抗沉降剂0.2%～1%；
金属锌粉为片状，片径为10～30µm，厚度为0.1～0.3µm；金属铝粉为片状，片径为15～35µm，厚度为0.1～0.3µm；
硅烷偶联剂为硅酸四乙酯、KH550、KH560、KH570、KH578、KH566中的一种或两种以上，钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、二(亚磷酸二辛酯基)钛酸四异丙酯、钛酸丁酯、钛酸乙酯、钛酸四异丙酯中的一种或两种以上；
改性环氧树脂为丙烯酸改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、硅烷改性环氧树脂、氟碳改性环氧树脂中的一种；
稀释剂为甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚、乙二醇甲醚，丙二醇乙醚、丙二醇甲醚中的一种或两种以上，表面活性剂为OP-10或NP-4，锈层转化剂为磷酸锌、磷酸胍、亚铁氰化钾、磷酸中的一种或两种以上，抗沉降剂为膨润土；
将制备好的涂料涂装在变压器散热器表面，两涂，一涂室温固化6～10h后进行二涂，室温固化24～50h，涂层厚度30～40μm，涂层结合力为8～15 MPa，涂层耐盐雾时间可达到2000～3000h。
2.一种权利要求1所述的应用于钢铁材质变压器散热器表面锌铝涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、先将金属铝粉用稀释剂润湿10～20min，之后加入钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂混合搅拌1～2h，润湿放置24～48h，形成铝浆；
（2）、将改性环氧树脂加入到已润湿的铝浆中，搅拌3～5h，之后加入金属锌粉混合搅拌2～3h，使锌粉得到充分的润湿后，分别加入表面活性剂、锈层转化剂、抗沉降剂，搅拌4～8h，制得最终锌铝涂料。
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