CN1286931C - 一种碳纤维导静电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维导静电涂料及其制备方法。该方法包括：(a)经石墨化的碳纤维及助剂在有机溶剂中搅拌，混合反应10-20分钟；(b)将上述混合物中加入助剂在有机溶剂中搅拌，用超声波处理20-40分钟；(c)将上述分散均匀的溶液和环氧树脂混合，用超声波处理10-20分钟；(d)将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，低速搅拌下，加入颜色填料，高速搅拌20-40分钟，混合分散均匀，研磨；(e)将固化剂溶于有机溶剂中搅拌均匀；(f)将上述两组物质均匀混合，充分固化。该产品具有用量少，抗静电性能持久耐油性、耐腐蚀性、耐热性、耐溶剂性及耐蒸汽沸水性能优良，对油品无污染，使用寿命长。
Description
技术领域：
本发明涉及一种涂料及其制备方法，属于一种碳纤维导静电涂料及其制备方法。
背景技术：
导静电涂料是一种应用范围十分广泛的涂料，可以导出材料表面积累的静电荷，消除静电。在石油产品的储运过程中，防静电是一个特别值得注意的问题，导静电涂料是防静电的有效措施。国家技术监督局早在1992年1月发布的强制性国家标准GB13348-92，规定“储罐内壁应使用防静电腐蚀涂料，涂料体电阻率低于109Ω·cm，面电阻率低于108Ω·cm。1997年7月又发布国家标准GB16906-1997《石油罐导静电涂料电阻率测定法》，对石油产品储罐防静电防腐蚀涂料做出油漆材料电阻率及施工验收的规范。2001年9月又出台了“轻质油品安全静止电导率”国家标准，编号为GB6590-2001，系列标准的实施，有效预防了由静电引发的火灾和爆炸灾害。
目前使用的储油罐，主要是以金属、碳黑或金属氧化物为导电功能体的电静电涂料，其综合性能并不理想，如污染油品、附着力和防腐性能较差及使用寿命短等缺点，无法达到国家新颁布的技术标准。
第一代储没罐用的导静电涂料采用金属或石墨为导电功能体，金属易被氧化，容易失去导静电的功能，现已不使用，而石墨导电功能体的加入量必须在15％-20％以上，虽然具有了导静电的功能，但导静电涂料的其它性能受到了严重影响，更为严重的是，由于石墨的加入量多，油品很容易将石墨从涂层中抽提出来，悬浮于油品中的石墨不易分离，将严重影响油品的质量。因此，以石墨为导电功能的导静电涂料已被石油化工行业建议不作为储油罐导静电涂料使用。20世纪90年代出现的以SnO2/SbO2包覆的云母作为导电功能体，由于是氧化物，它克服了金属易氧化的缺点，且自身颜色浅，易于制备清一色或彩色导静电涂层，因此近年来发展较快，但它同存在加入量过大的问题，影响了涂料的其它性能，例如，其附着力和防腐性能就不能很好的满足储油罐对涂料的要求。储油罐用导静电涂料要求在具有优良导静电性能的同时还应具有优良的防腐、防渗漏等功能，而目前使用的各种导静电涂料在实施过程中最突出的问题是抗静电性能不够持
发明内容：
为了解决现有的导静电涂料抗静电性能不够持久，耐水性不好，普遍色黑，耐油防腐性能与抗静电性能不能兼顾，涂料的使用寿命短及填料污染油品的问题，本发明提供了一种碳纤维导静电涂料及其制备方法，该方法制备的产品具有用量少，抗静电性能持久耐油性、耐腐蚀性、耐热性、耐溶剂性及耐蒸汽沸水性能优良，对油品无污染，使用寿命长。
本发明所采用的技术方案是：本发明的碳纤维导静电涂料按重量百分比该涂料由以下组分组成：
环氧树脂 20-40份
碳纤维 0.2-2份
颜色填料 20-40份
助剂 0.5-10份
有机溶剂 5-20份
固化剂 10-50份
其中，碳纤维为经石墨化的管径为0.5nm-500nm，长度为200nm-40μm。
上述所说碳纤维导静电涂料环氧树脂选自环氧树脂E-20、环氧树脂E-44或环氧树脂E-12中的至少一种；颜色填料选自铁红、磷酸锌、钛白粉、氧化锌、立德粉、滑石粉或硫酸钡中的至少一种；助剂选自聚丙烯酸酯、改性聚氨酯、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂，Span、Tween、OP或十六烷基溴化胺中的至少一种；有机溶剂选自二甲苯、正丁醇或环己酮中的至少一种；固化剂选自TY650、SUNMIDE390、SUNMIDE305、NX-2040、NX-2003、NX-2007或NX-2015中的至少一种。
制备碳纤维导静电涂料的方法包括由以下步骤组成：
(a)把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维及助剂在有机溶剂中搅拌的状态下，混合反应10-20分钟；
(b)将上述混合均匀的混合物中加入一定量的助剂在一定量的有机溶剂中搅拌均匀后，再用超声波处理20-40分钟；
(c)将上述分散均匀的溶液和一定量的环氧树脂混合均匀，再用超声波处理10-20分钟；
(d)将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，加入颜色填料，高速搅拌20-40分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度即可；
(e)将固化剂溶于一定量的有机溶剂中搅拌均匀；
(f)将上述两组物质均匀混合，充分固化。
本发明的有益效果是：由于该导静电涂料采用具有特殊效应的纳米材料——碳纤维作为导静电体，通过对其进行适当的表面处理，使其能适应防腐涂料体系，从而制备出用量少，抗静电性能持久耐油性、耐腐蚀性、耐热性、耐溶剂性及耐蒸汽沸水性能优良，对油品无污染，使用寿命长的产品。
具体实施方式：
下面将描述本发明的几个实施例，但本发明的内容完全不局限于此。
实施例1：
把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维0.4克、0.4克硅烷偶联剂TM-10及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶剂在搅拌状态下，混合反应20分钟，加入0.4克分散剂EKFA4010、0.4克分散剂DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶剂，搅拌均匀后，用超声波处理30分钟，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克环氧树脂E-20混合均匀，再用超声波处理20分钟，将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，依次加入1.6克钛白粉、2.8克滑石粉、1.6克硫酸钡的颜色填料高速搅拌30分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度，即制得涂料的一种组分20克；将2.5克固化剂TY650用1克二甲苯、正丁醇混合溶剂稀释，搅拌均匀后，即制得涂料的另一组分；将两组分均匀混合，充分固化后，进行涂装。根据上述技术形成的导静电涂料导电体用量少，耐油性，耐腐蚀性、耐溶剂性的性能优异，对油品无污染，表干时间1.8小时，实干时间20小时，面电阻率＜108W，柔韧性≤1mm，附着力强，冲击强度≥50Kg·cm。
实施例2：
把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维0.4克、0.4克硅烷偶联剂TM-10及2.5克二甲苯、正丁醇、环己酮混合溶剂在搅拌状态下，混合反应20分钟，加入0.4克分散剂EKFA4010、0.4克分散剂DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇环己酮混合溶剂，搅拌均匀后，用超声波处理30分钟，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克环氧树脂E-44混合均匀，再用超声波处理20分钟，将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，依次加入1.7克铁红粉、1.8克磷酸锌、2.5克滑石粉的颜色填料高速搅拌30分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度，即制得涂料的一种组分20克；将8.5克固化剂SUNMIDE390用1克二甲苯、正丁醇、环己酮混合溶剂稀释，搅拌均匀后，即制得涂料的另一组分；将两组分均匀混合，充分固化后，进行涂装。根据上述技术形成的导静电涂料导电体用量少，耐油性，耐腐蚀性、耐溶剂性的性能优异，对油品无污染，表干时间1.9小时，实干时间18小时，面电阻率＜108W，柔韧性≤1mm，附着力强，冲击强度≥50Kg·cm。
实施例3：
把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维0.4克、0.4克硅烷偶联剂KH-560及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶剂在搅拌状态下，混合反应20分钟，加入0.4克分散剂EKFA4010、0.4克分散剂DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶剂，搅拌均匀后，用超声波处理30分钟，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克环氧树脂E-20混合均匀，再用超声波处理20分钟，将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，依次加入1.6克钛白粉、2.8克滑石粉、1.6克硫酸钡的颜色填料高速搅拌30分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度，即制得涂料的一种组分20克；将2.5克固化剂TY650用1克二甲苯、正丁醇混合溶剂稀释，搅拌均匀后，即制得涂料的另一组分；将两组分均匀混合，充分固化后，进行涂装。根据上述技术形成的导静电涂料导电体用量少，耐油性，耐腐蚀性、耐溶剂性的性能优异，对油品无污染，表干时间1.9小时，实干时间19小时，面电阻率＜108W，柔韧性≤1mm，附着力强，冲击强度≥50Kg·cm。
实施例4：
把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维0.4克、0.4克硅烷偶联剂KH560及2.5克二甲苯、正丁醇、环己酮混合溶剂在搅拌状态下，混合反应20分钟，加入0.4克分散剂EKFA4010、0.4克分散剂DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇、环己酮混合溶剂，搅拌均匀后，用超声波处理30分钟，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克环氧树脂E-44混合均匀，再用超声波处理20分钟，将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，依次加入1.7克铁红粉、1.8克磷酸锌、2.5克滑石粉的颜色填料高速搅拌30分钟，混合分散均匀经砂磨机研磨到规定细度，即制得涂料的一种组分20克；将8.5克固化剂SUNMIDE390用1克二甲苯、正丁醇混合溶剂稀释，搅拌均匀后，即制得涂料的另一组分；将两组分均匀混合，充分固化后，进行涂装。根据上述技术形成的导静电涂料导电体用量少，耐油性，耐腐蚀性、耐溶剂性的性能优异，对油品无污染，表干时间1.9小时，实干时间18小时，面电阻率＜108W，柔韧性≤1mm，附着力强，冲击强度≥50Kg·cm。
实施例5：
把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维0.2克、0.2克硅烷偶联剂TM-10及1.5克二甲苯、正丁醇混合溶剂在搅拌状态下，混合反应20分钟，加入0.2克分散剂EKFA4010、0.2克分散剂DP9100及3.5克二甲苯、正丁醇混合溶剂，搅拌均匀后，用超声波处理30分钟，加入0.1克EFKA4009、0.1克EFKA2022、7克环氧树脂E-20混合均匀，再用超声波处理20分钟，将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，依次加入1.8克钛白粉、3.4克滑石粉、1.8克硫酸钡的颜色填料高速搅拌30分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度，即制得涂料的一种组分20克；将2.5克固化剂TY650用1克二甲苯、正丁醇混合溶剂稀释，搅拌均匀后，即制得涂料的另一组分；将两组分均匀混合，充分固化后，进行涂装。根据上述技术形成的导静电涂料导电体用量少，耐油性，耐腐蚀性、耐溶剂性的性能优异，对油品无污染，表干时间1.7小时，实干时间18小时，面电阻率＜108W，柔韧性≤1mm，附着力强，冲击强度≥50Kg·cm。
实施例6：
把经石墨化的管径为0.5-500，长度为200-40的碳纤维0.2克、0.2克硅烷偶联剂KH-560及1.5克二甲苯、正丁醇、环己酮混合溶剂在搅拌状态下，混合反应20分钟，加入0.2克分散剂EKFA4010、0.2克分散剂DP9100及3.5克二甲苯、正丁醇、环己酮混合溶剂，搅拌均匀后，用超声波处理30分钟，加入0.1克EFKA4009、0.1克EFKA2022、7克环氧树脂E-44混合均匀，再用超声波处理20分钟，将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，依次加入2.0克铁红粉、2.0克磷酸锌、3.0克滑石粉的颜色填料高速搅拌30分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度，即制得涂料的-种组分20克；将8.5克固化剂SUNMIDE390用1克二甲苯、正丁醇混合溶剂稀释，搅拌均匀后，即制得涂料的另一组分；将两组分均匀混合，充分固化后，进行涂装。根据上述技术形成的导静电涂料导电体用量少，耐油性，耐腐蚀性、耐溶剂性的性能优异，对油品无污染，表干时间1.9小时，实干时间18小时，面电阻率＜108W，柔韧性≤1mm，附着力强，冲击强度≥50Kg·cm。
Claims (7)
1、一种碳纤维导静电涂料，其特征在于：按重量百分比该涂料由以下组分组成：
环氧树脂 20-40份
碳纤维 0.2-2份
颜色填料 20-40份
助剂 0.5-10份
有机溶剂 5-20份
固化剂 10-50份
其中，碳纤维为经石墨化的管径为0.5nm-500nm，长度为200nm-40μm。
2、根据权利要求1所述的一种碳纤维导静电涂料，其特征在于：环氧树脂选自环氧树脂E-20、环氧树脂E-44或环氧树脂E-12中的至少一种。
3、根据权利要求1所述的一种碳纤维导静电涂料，其特征在于：颜色填料选自铁红、磷酸锌、钛白粉、氧化锌、立德粉、滑石粉或硫酸钡中的至少一种。
4、根据权利要求1所述的一种碳纤维导静电涂料，其特征在于：助剂选自聚丙烯酸酯、改性聚氨酯、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂，Span、Tween、OP或十六烷基溴化胺中的至少一种。
5、根据权利要求1所述的一种碳纤维导静电涂料，其特征在于：有机溶剂选自二甲苯、正丁醇或环己酮中的至少一种。
6、根据权利要求1所述的一种碳纤维导静电涂料，其特征在于：固化剂选自TY650、SUNMIDE390、SUNMIDE305、NX-2040、NX-2003、NX-2007或NX-2015中的至少一种。
7、一种权利要求1所述的碳纤维导静电涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括由以下步骤组成：
(a)把经石墨化的管径为0.5nm-500nm，长度为200nm-40μm的碳纤维及助剂在有机溶剂中搅拌的状态下，混合反应10-20分钟；
(b)将上述混合均匀的混合物中加入一定量的助剂在一定量的有机溶剂中搅拌均匀后，再用超声波处理20-40分钟；
(c)将上述分散均匀的溶液和一定量的环氧树脂混合均匀，再用超声波处理10-20分钟；
(d)将上述混合分散均匀的物质，加入到砂磨机中，在低速搅拌状态下，加入颜色填料，高速搅拌20-40分钟，混合分散均匀，经砂磨机研磨到规定细度即可；
(e)将固化剂溶于一定量的有机溶剂中搅拌均匀；
(f)将上述两组物质均匀混合，充分固化。
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