CN108250870A - 一种导电防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电防腐涂料及其制备方法,所述涂料主要由丙烯酸树脂、丙烯酸树脂固化剂、碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑、防腐剂、稀释剂、阻燃剂、溶剂组成。本发明的导电防腐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
本发明涉及化工涂料技术领域,具体涉及一种导电防腐涂料及其制备方法。
背景技术
导电涂料被广泛用于电力系统、炼油工业、航空航天及电子通讯设备等多个领域,其需求量呈逐渐增大的趋势。按照导电的机理,导电涂料可以分为结构型和掺合型两种。结构型导电涂料因存在工艺复杂、价格昂贵等问题,致使掺合型导电涂料成为导电涂料的研究开发和工业化的重点,然而掺合型导电涂料成本高、密度大、污染严重等问题仍有待于进一步解决。
为了改善导电防腐涂料工艺,降低其成本及密度,减少污染,需要寻找一种新型的掺合型导电涂料。
在专利CN101108947A中,公布了一种镀银铜粉导电涂料,各组分的重量百分比为:镀银铜粉18%-32%、铜粉25-35%、银粉8%-23%、双酚A型环氧树脂840s10%-25%、固化剂2-乙基-4-甲基咪唑10%—25%、偶联剂KH-560为5%—25%、其余为水。该涂料以无机导电填料作为导电填料,为了达到其导电标准,这些涂料需要添加大量的无机导电填料,而无机填料与树脂的相容性变差,进而使得漆膜的力学性能下降。
在专利CN103205174A中,公布了一种电磁屏蔽型导电涂料,其所含成分重量百分比(%)为:含镁粉末8-48%、树脂5-30%、偶联剂0.1-1%、增塑剂0.2-2%、增稠剂0.3-5%、表面活性剂0.1-1%,其余为溶剂,各成分重量之和为100%。该涂料采用金属粉末作为导电填料,具有优异的导电性,但成本也相对较高,且耐腐蚀性不好,并且金属污染严重。
而在专利CN102179357A中,公布了一种水基凹凸棒导电涂层的制备方法,采用导电聚苯胺与无机凹凸棒土均匀混合作为涂料的导电填料,虽然在成本、力学性能方面有所改善,但是涂料的导电性不足。
基于此,有必要提出一种具有良好的防腐性、力学性能和导电性性能的涂料,以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
鉴于上述对现有技术的分析,本发明提供一种导电防腐涂料及其制备方法,该涂料导电性能优良,附着力强不易剥落,同时具有较好的防腐蚀性能,且制备方法简单,适于大规模生产和应用。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现的:
一种导电防腐涂料,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
作为优选,所述丙烯酸树脂选自4365A或2060A。
作为优选,所述防腐剂重量比为1:(2-6)的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
作为优选,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚、乙酸丁酯和丁基缩水甘油醚中的一种或两种。
作为优选,所述阻燃剂为为聚磷酸钙和二苯磷酸酯中的一种或两种。
作为优选,所述溶剂为质量比为(0.3-0.8):1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在400-600rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨20-25分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
作为优选,步骤(2)中研磨的转速控制在2000-3000rpm。
本发明与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)本发明的导电防腐涂料,通过将丙烯酸树脂及丙烯酸树脂固化剂作为成膜剂,并将碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑作为导电填料实现导电功能,同时,防腐剂提高涂层的耐腐蚀性能,并且防腐剂中的聚合磷铁粉具有导电性能,而阻燃剂提高涂层的耐温和抗燃烧性能。另外,稀释剂与溶剂的配合可以调节涂料的粘度,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、防腐蚀性能,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涂层,不仅具有电阻率低且导电性能稳定,耐腐蚀性强,同时涂层致密,柔韧性好,附着力强,可广泛用于电力系统、炼油工业、航空航天及电子通讯设备等多个领域,实现导电、防腐蚀等功能,达到现场使用要求。
(2)本发明的碳纳米管和球形石墨具有较大的长径比,导电涂料中交织形成三维导电网络不仅进一步增强了涂料的导电性能、防腐性能,同时可将丙烯酸树脂填充在导电网络中,因此采用较少的导电填料就能达到较优的导电性能。
(3)本发明在满足导电、防腐蚀性能的同时,成本得到控制,综合性能得到了提升,解决现有技术中存在导电防腐性能与成本、综合性能不能兼得的问题。
(4)本发明的导电防腐涂料的制备工艺简单,容易实现工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例形式,对本发明的上述内容再作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例,凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种导电防腐涂料,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自4365A。
其中,所述防腐剂重量比为1:4的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚。
其中,所述阻燃剂为为聚磷酸钙。
其中,所述溶剂为质量比为0.5:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在500rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨22.5分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在2500rpm。
实施例2
一种导电防腐涂料,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自2060A。
其中,所述防腐剂重量比为1:2的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚。
其中,所述阻燃剂为为聚磷酸钙和二苯磷酸酯。
其中,所述溶剂为质量比为0.3:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在400rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨20分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在2000rpm。
实施例3
一种导电防腐涂料,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自4365A。
其中,所述防腐剂重量比为1:6的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚和乙酸丁酯。
其中,所述阻燃剂为二苯磷酸酯。
其中,所述溶剂为质量比为0.8:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在600rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨25分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在3000rpm。
实施例4
一种导电防腐涂料,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自2060A。
其中,所述防腐剂重量比为1:3的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自乙酸丁酯和丁基缩水甘油醚。
其中,所述阻燃剂为为聚磷酸钙和二苯磷酸酯。
其中,所述溶剂为质量比为0.4:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在450rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨24分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在2900rpm。
实施例5
一种导电防腐涂料,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自4365A。
其中,所述防腐剂重量比为1:5的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚、乙酸丁酯和丁基缩水甘油醚中的一种或两种。
其中,所述阻燃剂为为聚磷酸钙和二苯磷酸酯中的一种或两种。
其中,所述溶剂为质量比为0.6:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在550rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨21分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在2800rpm。
对比例1
参照专利CN106236718A制备得到的导电防腐涂料。
对比例2
参照专利CN103205174A实施例1制备得到的导电防腐涂料。
对比例3
参照专利CN102179357A制备得到的导电防腐涂料。
对比例4
一种导电防腐涂料,与实施例1不同是,该对比例省去了丙烯酸树脂固化剂,其以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自4365A。
其中,所述防腐剂重量比为1:4的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚。
其中,所述阻燃剂为为聚磷酸钙。
其中,所述溶剂为质量比为0.5:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在500rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨22.5分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在2500rpm。
对比例5
一种导电防腐涂料,其与实施例1不同的是,该对比例将丙烯酸树脂的份数低于规定的下限值,其以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
其中,所述丙烯酸树脂选自4365A。
其中,所述防腐剂重量比为1:4的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
其中,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚。
其中,所述阻燃剂为为聚磷酸钙。
其中,所述溶剂为质量比为0.5:1的正丁醇和丙酮的混合物。
本发明还提供了导电防腐涂料的制备方法,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在500rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨22.5分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
其中,步骤(2)中研磨的转速控制在2500rpm。
试验方法
(1)耐盐水性试验
导电防腐涂料的耐盐水性根据GB1763-79测定。具体而言如下进行:
在尺寸为150mm×70mm×1.6mm(厚)的经喷砂处理钢板(以下也称“试验板”。)上,以使干燥膜厚达到约250μm的条件分别喷涂涂装实施例1-5以及对比例1-5所得到的导电防腐涂料,将得到的带涂膜试验板通过在23℃、50%RH的气氛下进行7天干燥,制作带防腐蚀涂膜试验板。使用该带防腐蚀涂膜试验板,根据以下的基准对在40℃的3%盐水中浸渍90天后的防腐蚀涂膜的外观进行目视评价。
评价标准:
○:膨胀、破裂、锈、脱落、色调均无变化。
△:发现膨胀、破裂、锈、脱落、色调的任一项有若干缺陷(变化)。
×:明确发现膨胀、破裂、锈、脱落、色调的任一项有变化。
(2)电防腐蚀性试验
将与耐盐水性试验相同制作而得的带防腐蚀涂膜试验板与锌阳极连接,以使电流密度为5mA/m2以下,根据以下的基准对在40℃的3%盐水中浸渍90天后的防腐蚀涂膜的外观进行目视评价。
评价标准:
○:膨胀、破裂、锈、脱落、色调均无变化。
△:发现膨胀、破裂、锈、脱落、色调的任一项有若干缺陷(变化)。
×:明确发现膨胀、破裂、锈、脱落、色调的任一项有变化。
(3)盐水喷雾试验
根据GB/T 2423.17,对与耐盐水性试验相同制作而得的带防腐蚀涂膜试验板在35℃的条件下连续喷雾90天盐水浓度5%的溶液后,根据以下的基准对防腐蚀涂膜的外观进行目视评价。
评价标准:
○:膨胀、破裂、锈、脱落、色调均无变化。
△:发现膨胀、破裂、锈、脱落、色调的任一项有若干缺陷(变化)。
×:明确发现膨胀、破裂、锈、脱落、色调的任一项有变化。
(4)附着性试验
附着力试验根据GB1720-79实施。具体而言如下进行:
以使干燥膜厚达到约160μm的条件在所述试验板上分别喷涂涂装下述实施例以及比较例所得到的组合物,以此制作带涂膜试验板。使得到的带涂膜试验板在23℃、50%RH的气氛下干燥1天,在得到的带干燥涂膜试验板上,以使干燥膜厚达到约160μm的方式喷涂涂装与形成该涂膜的组合物相同的组合物,通过在23℃、50%RH的气氛下干燥7天得到膜厚320μm的带防腐蚀涂膜试验板。
在得到的带防腐蚀涂膜试验板的防腐蚀涂膜的一面上划出X字状的切痕2。此时,将该切痕2的两个切痕的四个端部结成的四角形内的面积设为划出切痕的面积3。
之后,在X字状切痕上粘贴玻璃纸粘胶带,通过将胶带的一端以相对于防腐蚀涂膜面接近90°的角度剥离来评价防腐蚀涂膜间的剥离状況(剥离率)。通过目视估算剥离胶带后的相对于划出切痕的面积3的从试验板剥离的防腐蚀涂膜的比例来进行评价。
评价标准:
○:完全没有发现剥离。
△:剥离了整体的1~15%以下。
×:剥离了超过整体的15%的部分。
实验例1
按照本发明实施例1-5以对比例1-5制备的导电防腐涂料的耐盐水性、电防腐蚀性、盐水喷雾、附着力等进行试验,具体结果见表1:
表1 性能检测结果
从上表可以看出,本发明的导电防腐涂料的耐盐水性、电防腐蚀性、盐水喷雾、附着力等都优于对比例,其中对比例4由于省去了丙烯酸树脂固化剂,使得丙烯酸树脂的固化能力减弱,这样使得制得的涂料的耐盐水性、电防腐蚀性、盐水喷雾、附着力等性能下降,另外,对比例5由于将丙烯酸树脂的分量减少,这样,形成的导电防腐涂料的导电性能有余、防腐性能不足问题,进而影响到耐盐水性、电防腐蚀性、盐水喷雾、附着力等性能。
实验例2
采用喷涂或刷涂的方式将本实施例1-5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厚的导电防腐涂层。按照《HG-59-78体积电阻率》对实施例1-5及对比例1-5所制得的导电防腐涂料的体积电阻率进行测试,具体结果见表2:
表2 性能检测结果
样品 | 体积电阻率(Ω.cm) |
本发明实施例1 | 93 |
本发明实施例2 | 103 |
本发明实施例3 | 96 |
本发明实施例4 | 98 |
本发明实施例5 | 94 |
对比例1 | 150 |
对比例2 | 124 |
对比例3 | 196 |
对比例4 | 224 |
对比例5 | 115 |
从上表可以看出,本发明的导电防腐涂料的导电性能优于对比例,其中,对比例4由于去掉了碳纳米管,致使其导电性能减弱。
实验例3
为了验证不同含量的碳纳米管含量对涂层性能的影响,在保持其他组分不变得情况下,分别选取5份、13份、20份、26份、36份的碳纳米管作为导电填料,制成的导电防腐涂料涂刷在试验板上,固化后检测,具体结果如表3所示:
表3 性能测试结果
碳纳米管添加量(份) | 体积电阻率(Ω.cm) |
5 | 130 |
13 | 105 |
20 | 93 |
26 | 99 |
36 | 125 |
从上表可以得知,当导电填料添加量较低时,导电防腐涂料表现出较高的电阻率,当填料添加量为树脂基体的某个值时,曲线出现了一个拐点,此时涂层的体积电阻率大幅度降低,此后随着导电填料添加量的增加,涂层的体积电阻率基本上呈线性降低。当导电填料添加量超过逾渗阀值时,此时再继续增加导电填料,涂层体积电阻率以相对较小的幅度降低,由此可知,使用本发明给定的碳纳米管的用量份数时,可以满足导电防腐涂料具有较好的导电性能。
上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (9)
1.一种导电防腐涂料,其特征在于,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
2.根据权利要求1所述的导电防腐涂料,其特征在于,以重量份数计,所述涂料主要包括以下组分:
3.根据权利要求1所述的导电防腐涂料,其特征在于,所述丙烯酸树脂选自4365A或2060A。
4.根据权利要求1所述的导电防腐涂料,其特征在于,所述防腐剂重量比为1:(2-6)的三聚磷酸镁和聚合磷铁粉的混合物。
5.根据权利要求1所述的导电防腐涂料,其特征在于,所述稀释剂选自苄基缩水甘油醚、乙酸丁酯和丁基缩水甘油醚中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的导电防腐涂料,其特征在于,所述阻燃剂为聚磷酸钙和二苯磷酸酯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的导电防腐涂料,其特征在于,所述溶剂为质量比为(0.3-0.8):1的正丁醇和丙酮的混合物。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的导电防腐涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)预混合:在分散缸中加入溶剂、稀释剂、防腐剂、阻燃剂以及丙烯酸树脂,充分搅拌混合形成胶状的混合物,混合搅拌的转速控制在400-600rpm;
(2)研磨分散:在分散缸中加入碳纳米管、球形石墨、纳米导电炭黑,打浆研磨20-25分钟,至细度小于45微米;
(3)添加树脂固化剂:在分散缸中加入丙烯酸树脂固化剂,搅拌混合均匀,即得所述的导电防腐涂料。
9.根据权利要求8所述的导电防腐涂料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中研磨的转速控制在2000-3000rpm。
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