CN104845493A - 铜电解种板包边涂层材料及其制备方法 - Google Patents

铜电解种板包边涂层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及非金属材料领域，公开了一种铜电解种板包边涂层材料及其制备方法。该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为甲组分：聚氨酯改性环氧树脂30～60份；纳米二氧化钛5～10份；填料20～60份；助剂1～5份；乙组分为固化剂10～35份。该涂层材料的制备方法为：制备甲组分，将适量的聚氨酯改性环氧树脂放置于搅拌桶中预热到60～70℃，再将纳米二氧化钛、填料、助剂加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用高速分散机进行分散并研磨；再将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。本涂层材料具有粘结力强、防腐耐磨、抗渗透性能好的特性；具有突出的耐蚀耐磨性能和良好的层间附着力。

Description

铜电解种板包边涂层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及非金属材料领域，具体的说是一种具有高粘结性能、高抗拉性能、剥离强度优良、柔韧性良好的铜电解种板包边涂层材料及其制备方法。
背景技术
在铜电解行业，铜电解生产始极片的种板,由于各电解铜厂使用的材质有所不同，为了使析出的始极片易于从种板上剥离,种板的三个边需涂上一层15毫米宽的耐酸绝缘边。
目前,国内铜电解生产厂家普遍采用的种板包边方法有:塑料夹条包边法，绝缘层抗冲击力强,耐酸性好,但不易修补,使用寿命一般2～3个月,产出铜皮的物理规格较差；石油沥青法，成本低,种板边绝缘、耐酸性好,但粘结力较差,易脱落成锯齿状,抗冲击力小,不易修补,使用寿命只有7～10d，产出铜皮的物理规格差,须增加切边工序；橡胶包边法，绝缘层抗冲击力强,但粘结力差,成本高。在使用过程中绝缘边上容易长“铜瘤”,易造成极间短路并降低铜皮的成张率,必须经常敲打清除“铜瘤”,使用寿命一般1～2个月,产出的铜皮的质量较差；环氧树脂贴布条法，绝缘层耐酸、绝缘性强,但毒性大,成本高,产出铜皮的质量难以保证,使用寿命2～3个月；注射塑料包边法，种板边绝缘性好,抗冲击力强,耐酸，该法制作的种板边使用寿命可达6个月以上，其缺点是种板的加工成本高(两面需加工出不对称的燕尾槽)、注塑机的投资额大,不适于中、小型冶炼厂使用。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种铜电解种板包边涂层材料，其具有施工简单、维修方便、粘结强度高、耐酸性能突出、绝缘性能好，使用成本低等特性。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为：
甲组分：
聚氨酯改性环氧树脂：                                            30～60份；
纳米二氧化钛：                                                     5～10份；
填料：                                                                 20～60份；
助剂：                                                                  1～5份；
乙组分：
固化剂：                                                             10～35份。
作为本发明的进一步改进，所述纳米二氧化钛的粒径为20～30nm。
作为本发明的更进一步改进，所述填料为高色素炭黑、金红石型钛白粉、云母粉中的一种或一种以上的混合物。
作为本发明的更进一步改进，所述助剂为消泡剂、流平剂、气相二氧化硅触变剂、偶联剂中的一种或一种以上按比例搭配而成。
作为本发明的更进一步改进，所述的固化剂为苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、环氧固化剂中的一种或一种以上按任意比例搭配而成。
上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂30～60份放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到60～70℃，再分别称取5～10份的纳米二氧化钛、20～60份的填料及1～5份的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用高速分散机进行高速分散1～2h，然后对混合物进行研磨3～5h，直至混合物的细度达到10μm以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
（2）称取10～35份的固化剂将其做为乙组分；
（3）涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤（1）中高速分散机带齿状分散盘，转速为1000～1200r/min。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤（1）中对混合物进行研磨时采用三辊研磨机。
本发明所述的聚氨酯改性环氧树脂由羟基树脂、甲苯二异氰酸酯、聚醚、环氧树脂和助剂按任意比例搭配反应制备而成，其具体制备方法见名称为《一种新型聚合物防腐涂层材料》（授权公告号为CN102181218A）的中国专利。
在本发明所述的涂层材料组合物中,选用聚氨酯改性环氧树脂作为成膜物质，其优点为粘结强度高、收缩率低、稳定性好、机械强度高；纳米二氧化钛具有极强的粘附力和稳定性；填料的选择主要以耐酸性好的纳米级填料为主，通过级配，使涂层内填料的排列更为紧密，涂层致密性好，硬度高，抗渗透性优良，提高了材料的耐酸性能和机械强度；助剂的作用是使材料获得优异的综合性能。
本发明的原理是：采用聚氨酯改性环氧树脂的高粘结性、良好的耐化学药品性、较好的耐温性，使材料在具有较高的抗拉、抗剪切强度的同时，有较高的剥离强度和良好的柔韧性；纳米材料的加入，增强了材料的致密性，提高了材料的抗渗透性、耐酸性和电绝缘性的协同效应；助剂的加入，可以提高材料的综合性能，改善材料的施工性能，克服材料成膜过程中的弊端。
通过本发明所述的铜电解种板包边涂层材料，在外观上为粘稠半流动液态状物质；在耐热性方面，液相使用温度不小于90℃，气相使用温度不低于150℃；在耐介质性方面，对酸、碱、盐、热水、汽油等介质，也都表现良好；在耐腐蚀性试验中每100g试样在20%H2SO4中室温浸泡60天损失为0.06g；抗拉强度测试能够达到50MPa；抗剪切强度测试能够达到30MPa；耐磨性（1000g·500r）试验中能够达到0.013g；抗渗透性（g·24h/m2）指标能够达到0.8g·24h/m2；耐阴极剥离性能（1.5V,65℃/mm）能够达到0.8。
本发明的有益效果是：该材料是一种固体份含量100%的聚氨酯改性环氧树脂铜电解种板包边材料，具有粘结强度高、抗渗透性良好、耐酸性好，电绝缘性能良好，产出铜皮合格率高、操作简单、易修补、使用周期长的特性。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行举例描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面通过实施例进一步说明本发明。在以下实施例中，只是涂层材料的各组分质量变化，制备材料的方法不变。
实施例1
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为：
甲组分：聚氨酯改性环氧树脂30kg，纳米二氧化钛5kg，填料29kg，助剂1kg；
乙组分：固化剂35kg。
甲乙组分的总重量为100kg。
其中的纳米二氧化钛的粒径为20～30nm；其中的填料由0.5kg高色素炭黑、19kg金红石型钛白粉、9.5kg云母粉混合而成；其中的助剂由0.4kg德谦6800消泡剂、0.2kg德谦810流平剂、0.3kg气相二氧化硅触变剂、0.1kgKH-550偶联剂混合而成；固化剂由15kg苯二甲胺、20kg810环氧固化剂混合而成。
上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂30kg放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到60℃，再分别称取5kg的纳米二氧化钛、29kg的填料及1kg的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用带齿状分散盘的高速分散机进行高速分散1h，高速分散机的转速为1000r/min；然后对混合物采用三辊研磨机研磨3h，直至混合物的细度达到10μm以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
（2）称取35kg固化剂将其做为乙组分；
（3）涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
实施例2：
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为：
甲组分：聚氨酯改性环氧树脂60kg，纳米二氧化钛10kg，填料10kg，助剂5kg；
乙组分：固化剂15kg。
甲乙组分的总重量为100kg。
其中的纳米二氧化钛的粒径为20～30nm；其中的填料为10kg云母粉；其中的助剂由4kg德谦6800消泡剂、1kgKH-550偶联剂混合而成；固化剂为15kg苯二甲胺。
上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂60kg放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到70℃，再分别称取10kg的纳米二氧化钛、10kg的填料及5kg的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用带齿状分散盘的高速分散机进行高速分散2h，高速分散机的转速为1200r/min；然后对混合物采用三辊研磨机研磨5h，直至混合物的细度达到10μm以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
（2）称取15kg固化剂将其做为乙组分；
（3）涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
实施例3：
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为：
甲组分：聚氨酯改性环氧树脂30kg，纳米二氧化钛5kg，填料50kg，助剂1kg；
乙组分：固化剂14kg。
甲乙组分的总重量为100kg。
其中的纳米二氧化钛的粒径为20～30nm；其中的填料由20kg金红石型钛白粉、30kg云母粉混合而成；其中的助剂由0.8kg气相二氧化硅触变剂、0.2kgKH-550偶联剂混合而成；固化剂为14kg810环氧固化剂。
上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂30kg放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到65℃，再分别称取5kg的纳米二氧化钛、50kg的填料及1kg的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用带齿状分散盘的高速分散机进行高速分散1.5h，高速分散机的转速为1100r/min；然后对混合物采用三辊研磨机研磨4h，直至混合物的细度达到10μm以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
（2）称取14kg固化剂将其做为乙组分；
（3）涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
实施例4：
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为：
甲组分：聚氨酯改性环氧树脂46kg，纳米二氧化钛8kg，填料28kg，助剂3.5kg；
乙组分：固化剂14.5kg。
甲乙组分的总重量为100kg。
其中的纳米二氧化钛的粒径为20～30nm；其中的填料由0.8kg高色素炭黑、6kg金红石型钛白粉、11.2kg云母粉混合而成；其中的助剂由1.4kg德谦6800消泡剂、0.7kg德谦810流平剂、0.8kg气相二氧化硅触变剂、0.6kgKH-550偶联剂混合而成；固化剂由11kg苯二甲胺、4.5kg810环氧固化剂混合而成。
上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂46kg放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到68℃，再分别称取8kg的纳米二氧化钛、28kg的填料及3.5kg的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用带齿状分散盘的高速分散机进行高速分散2h，高速分散机的转速为1150r/min；然后对混合物采用三辊研磨机研磨4.5h，直至混合物的细度达到10μm以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
（2）称取14.5kg固化剂将其做为乙组分；
（3）涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
上述实施例中消泡剂均选用市场所购德谦6800消泡剂、流平剂均选用市场所购德谦810流平剂、偶联剂均选用市场所购KH-550偶联剂，固化剂选用市场所购810环氧固化剂。
为了更直观的描述不同实施例中涂层材料的各组分比例变化对涂层材料性能的影响，用万能材料试验机按GB7124-86和GB6329-86标准检测抗拉及抗剪切强度，用GB1768-89（79）标准检测材料耐磨性能，用TSY-T1H型透湿性测试仪检测抗渗透性，用GB/T7790-2008标准检测涂层耐阴极剥离性能，通过指标的变化反映涂层材料不同组分配比的材料的性能。抗拉强度越大，说明涂层材料在拉伸断裂前能够承受的拉应力越大，该指标越大越好；抗剪切强度越大，说明涂层材料在剪切面上能够承受的剪应力越大，该指标越大越好；磨耗值越小，耐磨性能越好；水蒸汽透过量越小，说明涂膜越密实，涂层耐酸性更好；阴极剥离值越小说明涂层更耐腐蚀。
经检测，通过本发明所述的铜电解种板包边涂层材料在外观上为粘稠半流动液态状物质；在耐热性方面，液相使用温度不小于90℃，气相使用温度不低于150℃；在耐介质性方面，对酸、碱、盐、热水、汽油等介质，也都表现良好；在耐腐蚀性试验中每100g试样在20%H2SO4中室温浸泡60天损失为0.06g；抗拉强度测试能够达到50MPa；抗剪切强度测试能够达到30MPa；耐磨性（1000g·500r）试验中能够达到0.013g；抗渗透性（g·24h/m2）指标能够达到0.8g·24h/m2；耐阴极剥离性能（1.5V,65℃/mm）能够达到0.8。
本发明所述的铜电解种板包边涂层材料在使用时，将本材料喷涂在已经经过校正、刨边、板面抛光、边部喷砂打磨处理的种板周边，经过固化后，在对种板的包办不平整处进行局部修整即可交付使用。
本发明所述的铜电解种板包边涂层材料是一种固体份含量100%的聚氨酯改性环氧树脂铜电解种板包边材料，具有粘结强度高、抗渗透性良好、耐酸性好，电绝缘性能良好，产出铜皮合格率高、操作简单、易修补、使用周期长的特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铜电解种板包边涂层材料，其特征在于：该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为：
甲组分：
聚氨酯改性环氧树脂：                 30～60份；
纳米二氧化钛：                        5～10份；
填料：                               20～60份；
助剂：                                 1～5份；
乙组分：
固化剂：                             10～35份。
2.根据权利要求1所述的铜电解种板包边涂层材料，其特征在于：所述纳米二氧化钛的粒径为20～30nm。
3.根据权利要求1所述的铜电解种板包边涂层材料，其特征在于：所述填料为高色素炭黑、金红石型钛白粉、云母粉中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的铜电解种板包边涂层材料，其特征在于：所述助剂为消泡剂、流平剂、气相二氧化硅触变剂、偶联剂中的一种或一种以上按比例搭配而成。
5.根据权利要求1所述的铜电解种板包边涂层材料，其特征在于：所述的固化剂为苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、环氧固化剂中的一种或一种以上按任意比例搭配而成。
6.根据权利要求1所述的铜电解种板包边涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂30～60份放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到60～70℃，再分别称取5～10份的纳米二氧化钛、20～60份的填料及1～5份的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用高速分散机进行高速分散1～2h，然后对混合物进行研磨3～5h，直至混合物的细度达到10μm以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
（2）称取10～35份的固化剂将其做为乙组分；
（3）涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
7.根据权利要求6所述的铜电解种板包边涂层材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中高速分散机带齿状分散盘，转速为1000～1200r/min。
8.根据权利要求6所述的铜电解种板包边涂层材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中对混合物进行研磨时采用三辊研磨机。
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