CN111250284B - 一种通道式有机导电涂层的制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通道式导电涂层的制备装置，包括气喷枪，气喷枪的喷嘴上还通过高分子材料插头连接电极网，电极网通过高压直流电源与基体相连，通过静电场使喷涂在基体上涂料中的导电粒子竖立在涂层中，并且几个导电粒子能够相互连接，形成导电通路，使导电粒子在涂层中定向排列，解决现有导电涂层中导电粒子杂乱无章分布的问题；减少导电涂层的导电粒子含量，并且使涂层中表面和底层的导电性相同，解决导电涂料中导电粒子含量多，对涂层耐蚀性等性能产生不利影响。
Description
技术领域
本发明属有机导电涂层领域，具体涉及一种通道式有机导电涂层的制备装置。
背景技术
石油化工企业使用的防腐涂料为导电涂料，这种涂料一般在耐蚀性好的涂料中添加导电介质，导电介质在涂料形成的涂层中相互接触，形成导电的网络通道，将涂层接触的介质摩擦产生的静电引出，避免静电引起火花，防止石油原料或化工介质着火引起火灾。现有的导电涂料导电介质大多数为金属离子或石墨等，由于添加量较大，导电粒子容易产生沉淀；新型的导电涂料的导电介质为石墨烯或碳纳米管，由于导电涂料使用涂刷法或气喷涂法制备，导电粒子在涂料中杂乱无章的分布，杂乱无章的分布一般形成的是网络结构，很难形成有效的导电通道，一般也采用加大导电粒子的含量的方法，使导电粒子有较多的接触机会，形成导电网络。较多的导电粒子存在以下几方面的问题，一是较多的导电粒子使涂层中成膜物质减少，涂料的粘结强度降低，涂刷在设备表面后制备的涂层容易脱落；二是较多的导电粒子，使涂层中产生过多的界面，腐蚀的介质容易沿界面进入到基体，是涂层的耐蚀性变差；三是导电粒子在涂层固化过程沉淀，使涂层表层的导电粒子含量低，底层的导电粒子含量高，涂层的导电性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种通道式导电涂层的制备装置，使导电粒子在涂层中定向排列，解决现有导电涂层中导电粒子杂乱无章分布的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种通道式导电涂层的制备装置，包括气喷枪，气喷枪的喷嘴上通过高分子材料插头连接电极网，电极网通过高压直流电源与基体相连。
本发明的特点还在于：
其中电极网与气喷枪的喷嘴垂直设置；
其中电极网嵌入高分子材料插头内，高分子材料插头内侧远离气喷枪的一端还嵌装有堵环，高分子材料插头内侧绕高分子材料插头还设置有凸台，凸台远离气喷枪的喷嘴，电极网位于堵环和凸台之间；
其中堵环和高分子材料插头通过螺纹连接，堵环伸出高分子材料插头，高分子材料插头一侧还设置有外线通孔；
其中电极网为双层金属网；
其中高分子材料插头套接在气喷枪的喷嘴外圈，高分子材料插头的一侧还通过螺纹结构连接有固定螺母，固定螺母伸入高分子材料插头与气喷枪相接。
本发明的有益效果是：
本发明的一种通道式导电涂层的制备装置，减少导电涂层的导电粒子含量，并且使涂层中表面和底层的导电性相同，解决导电涂料中导电粒子含量多，对涂层耐蚀性等性能产生不利影响。
附图说明
图1是本发明的一种通道式导电涂层的制备装置的结构图；
图2是本发明的一种通道式导电涂层的制备装置在实施过程中喷涂碳纳米管和环氧树脂混合物固化后涂层的截面图；
图3是本发明的一种通道式导电涂层的制备装置在实施过程中喷涂石墨烯和聚氨酯树脂混合物固化后涂层的截面图；
图4是本发明的一种通道式导电涂层的制备装置中电极网的结构图。
图中，1.气喷枪，2.高分子材料插头，3.电极网，4.堵环，5.固定螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本实用新提供了一种通道式导电涂层的制备装置，如图1和图4所示，包括气喷枪1，气喷枪1的喷嘴上还通过高分子材料插头2连接电极网3，高分子材料插头2为聚丙烯等材料车削加工而成，高分子材料插头2套接在气喷枪1的喷嘴外圈，高分子材料插头2的一侧还通过螺纹结构连接有固定螺母5，固定螺母5伸入高分子材料插头2与气喷枪1相接，固定螺母5以防高分子材料插头2与气喷枪1喷嘴连接不紧脱落，电极网3与气喷枪1的喷嘴垂直设置，电极网3嵌入高分子材料插头2内，高分子材料插头2内侧远离气喷枪1的一端还嵌装有堵环4，堵环4和高分子材料插头2通过螺纹连接，堵环4伸出高分子材料插头2，高分子材料插头2内侧绕高分子材料插头2还设置有凸台，凸台远离气喷枪1的喷嘴，电极网3位于堵环4和凸台之间，堵环4的主要功能是固定电极网3，电极网3为双层金属网，金属网以钢、不锈钢、钛等材料组成，以防涂料对金属网的腐蚀，双层金属网保证含有导电粒子的涂料通过气喷枪1喷出穿过金属网时有足够的时间让所有的涂料带电，且高分子材料插头2一侧还设置有电极网3的外线通孔，电极网3通过高压直流电源与喷涂的工件基体相连，在直径80mm的电极网3之间产生等电场，以保证喷涂的涂层有较大面积的等压电场，喷涂加工过程气喷枪1移动，也能够保持等压电场内电势在一定时间内不变，使已喷涂在基体上的涂料膜层中导电粒子有足够时间在等压电场中定向排列。
具体实施过程：
分别将0.5％wt的碳纳米管和环氧树脂混合，然后将0.5％wt的石墨烯和聚氨酯树脂混合装入气喷枪的涂料罐中，利用本申请的装置在钢铁基体上制备了导电涂层，固化后涂层的截面照片如图2和图3所示，明显可见，碳纳米管和石墨烯是竖立在涂层中，碳纳米管为丝状导电介质，定向竖立在涂层中，并且在涂层中分散均匀，几个碳纳米管相互串联，形成导电通道；石墨烯为片状导电粒子，它也定向竖立在涂层中，几个石墨烯颗粒串起来，形成了导电通道，通过检测0.5％wt的碳纳米管/环氧树脂涂层的体积电阻率电阻205/Ω·m，0.5％wt石墨烯/聚氨酯导电涂层的体积电阻率为3400/Ω·m；若采用普通设备对上述涂料涂刷制备的导电涂层电阻率是非常高的。
本发明中含有导电涂料的液料由气喷枪1喷出，喷射出的液料经过堵环4时液料带电，带电的液料借助喷射气体的作用喷射到基体上，堵环4为较大的环，使喷涂的基体与喷枪之间形成等压电场，在这种电场力的作用下，丝状的导电粒子如碳纳米管、碳纤维等会竖立在喷出的涂料中，形成定向排列，电极网3和堵环4的直径相同，保证气喷枪1移动时仍有等压电场，使导电粒子有从基板液料中伸长的时间，足以保证丝状导电粒子沿涂层厚度方向伸长；若导电粒子不是丝状，是块状或球状，由于喷涂在基体上的涂料成液体膜层，导电粒子在基体与喷嘴等压电极的电场力作用下会由涂料膜层中上浮，预防了导电粒子的下沉，克服了涂刷法涂层底层导电粒子多，表层导电粒子少的问题；
另外，利用本装置制备涂层时，已喷涂在基体上的涂料中导电粒子在电场力的作用下部分浮在表面，导电粒子的电场强度高，与后续气喷枪1中喷射的较低电位的导电粒子相结合，这样促进了已在基体上的导电粒子与后续喷射的导电粒子续接起来，形成定向排列后成为导电通道；绝缘的防腐涂料中，只要有部分导电通道，就可以使涂层导电，不必要形成导电网络，这样会大大地降低导电粒子的含量，克服了已有导电涂料中导电粒子含量高，涂层界面多，涂层耐蚀性差的问题。
Claims (3)
1.一种通道式导电涂层的制备装置，其特征在于，包括气喷枪(1)，气喷枪(1)的喷嘴上还通过高分子材料插头(2)连接电极网(3)，电极网(3)通过高压直流电源与基体相连，电极网(3)与气喷枪(1)的喷嘴垂直设置，电极网(3)嵌入高分子材料插头(2)内，高分子材料插头(2)内侧远离气喷枪(1)的一端还嵌装有堵环(4)，高分子材料插头(2)内侧绕高分子材料插头(2)还设置有凸台，凸台远离气喷枪(1)的喷嘴，电极网(3)位于堵环(4)和凸台之间，电极网(3)为双层金属网，所述堵环(4)为较大的环，电极网(3)与堵环(4)直径相同。
2.根据权利要求1所述的一种通道式导电涂层的制备装置，其特征在于，所述堵环(4)和高分子材料插头(2)通过螺纹连接，堵环(4)伸出高分子材料插头(2)，且高分子材料插头(2)一侧还设置有外线通孔。
3.根据权利要求1所述的一种通道式导电涂层的制备装置，其特征在于，所述高分子材料插头(2)套接在气喷枪(1)的喷嘴外圈，高分子材料插头(2)的一侧还通过螺纹结构连接有固定螺母(5)，固定螺母(5)伸入高分子材料插头(2)与气喷枪(1)相接。
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