CN102952438A - 一种碳纤维接地网防腐涂料及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳纤维接地网防腐涂料及其制备和应用方法，该涂料包括丙烯酸树脂30份、溶解剂50份、环氧树脂1.8份、导电填料：25份碳纤维和5份炭黑、稀释剂2份、硅烷偶联剂0.5份、固化剂0.2份、增稠剂0.1份。施工前要对基体表面进行严格的前处理，要求基体表面光滑，无粉尘，无油污，施工时要求溶解剂、导电填料、固化剂等溶解充分，涂覆接触良好，厚度均匀，表面平整，凝固阶段要求环境干燥通风无污染，该涂料涂敷后的涂层均匀、结构致密、导电性能好，并具有优良的耐腐蚀性能。

Description

一种碳纤维接地网防腐涂料及其制备和应用方法

技术领域

本发明涉及防腐涂料的配方和制备工艺，尤其涉及一种碳纤维接地网防腐涂料及其制备和应用方法。

背景技术

炭系导电涂料除了导电优良、安全持久以外，还具有成本低、无毒无害、电阻可调等优点，是目前用以代替传统的铜、银、金、镍等贵重金属的一种新型功能涂料，有着广泛的应用前景。

目前要求导电涂料具有高导电性、耐腐蚀性强等特性，因此对于炭系导电涂层的进一步研究必须从以下两个方面改进配方：

1)寻找性能更好的炭系导电填料。碳纤维质轻、强度高，加之其具有一定的长径比，有利于导电涂层中导电通路的形成，已经逐渐成为导电填料体系中的后起之秀；

2)选择更好的粘结剂。传统的粘结剂特定功能不多，附着力有待提高，事实上，目前使用的大多数与粘结剂相匹配的溶剂、固化剂都会对导电涂层的导电性能产生比较大的影响。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种碳纤维接地网防腐涂料及其制备方法，该防腐涂料形成的导电涂层具有更好的导电性和结合强度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该防腐涂料按质量份数由以下组分组成：

丙烯酸树脂：25~35份

溶解剂：45~60份

环氧树脂：1~3份

导电填料：20~30份碳纤维和4~6份炭黑

稀释剂：1~3份

硅烷偶联剂：0.3~0.7份

固化剂：0.1~0.3份

增稠剂：0.05~0.2份。

所述溶解剂为二甲苯、甲苯、乙酸乙酯或丙酮。

所述碳纤维的纯度高于99.9%，粒度介于5~40微米，炭黑为乙炔炭黑。

所述稀释剂为环己烯、有机硅稀释剂或氨基类稀释剂。

所述硅烷偶联剂为KH-550。

所述固化剂为甲苯二异氰酸酯（TDI），增稠剂为无机增稠剂类、纤维素类、丙烯酸类或聚氨酯类增稠剂。

上述碳纤维接地网防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

1）称取丙烯酸树脂，向丙烯酸树脂中加入溶解剂，待丙烯酸树脂充分溶解后加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后再加入环氧树脂，然后搅拌均匀得到透明状的溶解液；

2）将称取的碳纤维以及炭黑均匀的放入溶解液中得混合液，然后进行搅拌，搅拌至混合液中的组分混合均匀、混合液呈粘稠状、无可见颗粒得溶胶；

3）向溶胶中加入稀释剂，搅拌均匀后再加入固化剂，然后搅拌均匀，最后加入增稠剂并搅拌均匀。

上述碳纤维接地网防腐涂料的应用方法，包括以下步骤：涂料制备好后，静置10~40分钟，然后在炭素体结构钢基体上进行均匀涂覆，厚度不超过0.2mm。

所述涂覆之前对炭素体结构钢基体进行除锈、用丙酮清洗，然后磷化。

所述涂料在涂覆后在室温下自然风干（初凝），风干后的凝固时间大于等于12小时，凝固过程中保证涂层所处环境干燥通风、远离污染源；所述涂覆后的涂料凝固后，厚度介于0.08~0.13mm之间。

为了提高涂层的耐腐蚀性能，本发明加入了炭系添加剂碳纤维，纯度高于99.9%、粒度介于5~40微米，生产商为上海水田材料科技有限公司。碳纤维强度高并有一定的长径比，由于加入了碳纤维，导电涂层的致密性和与基体的结合强度都有了明显的提高，这样在根源上解决了导电涂层防腐性能差的难题；另一方面由于碳纤维的加入，涂层的微观结构呈现出密集的织网形貌，这一结构则为改良后的导电涂层提供了导电通道。

本发明采用偶联剂对树脂进行改性处理，一方面改善了导电填料在树脂中的润湿性和分散性，有利于提高涂料的导电性能，另一方面提高了树脂的粘合性，有利于提高涂料的力学性能。

由于环境复杂、铁元素极易被氧化等原因，在进行涂覆之前本发明增加了磷化处理的前处理环节，这一工艺不仅可以明显提高基体与涂层的结合强度，更重要的是使得基体表面成分均匀，从而在根源上避免了涂层可能出现气泡或者缺陷等问题，进一步提高了防腐涂层在恶劣环境中的防腐性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

1）称取丙烯酸树脂（厂家：荷兰DSM捷利康，型号：B-725）30份，向丙烯酸树脂中加入50份溶解剂（二甲苯）后搅拌10~30分钟，待丙烯酸树脂充分溶解至透明状后加入0.5份硅烷偶联剂（KH-550），搅拌均匀后再加入1.8份环氧树脂，然后搅拌均匀得到透明状的溶解液；2）将称取的25份碳纤维以及5份炭黑均匀的放入溶解液中得混合液，然后进行搅拌，搅拌时间大于20分钟使混合液中的组分混合均匀、混合液呈粘稠状、无可见颗粒得溶胶；3）向溶胶中加入2份稀释剂（环己烯），搅拌均匀后再加入0.2份固化剂（TDI），然后搅拌均匀，最后加入0.1份增稠剂（西安欧科化工原料公司，羟丙基甲基纤维素）并搅拌均匀。

涂料制备好后，静置10~40分钟，然后在炭素体结构钢基体上进行均匀涂覆，厚度不超过0.2mm。所述炭素体结构钢基体为普通炭素体结构钢Q235，涂覆之前对炭素体结构钢基体进行除锈、清洗、磷化等前处理工作，保证基体材料表面质地均匀、平整光洁。所述涂料在涂覆后在室温下自然风干，风干后的凝固时间大于等于12小时，凝固过程中保证涂层所处环境干燥通风、远离固体杂质以及液体杂质污染源。所述涂料采用普通涂刷工艺，要求涂层成分均匀、无气泡、无坑洞、覆盖完全、致密性好，保证凝固后，厚度介于0.08~0.13mm之间。

随着碳纤维含量的增加，涂层的导电性能会逐渐降低，这主要是由于碳纤维本身的导电性能弱于炭黑，经过多次试验与验证采用碳纤维含量为25份、炭黑的含量为5份，这一比例也恰恰是涂层综合性能最优化的配方。

在强酸、强碱、以及强腐蚀性盐的恶劣环境中，炭素体结构钢基体与导电涂层的结合会受到非常严格的考验，本发明采用的粘结剂以及与之相匹配的稀释剂、固化剂、增稠剂等的含量分别为环氧树脂1.8份，环己烯2份，TDI0.2份、羟丙基甲基纤维素0.1份，经拉力试验及腐蚀性实验验证其结合性能和防腐性能均最优。

附表1.不同环氧树脂含量配方的附着力测试数据

附表2不同环氧树脂含量配方的电阻率与电导率

对附着力影响较大的是环氧树脂的含量，针对这一特点设计了不同含量环氧树脂的正交试验，结果显示随着环氧树脂含量的增加涂层的附着力有着非常明显的提高，但是由于环氧树脂为绝缘材质，其含量不能过高，故本发明兼顾导电性能和结合性能最终选择方案二为最优比例配方。

Claims (10)

1.一种碳纤维接地网防腐涂料，其特征在于：该防腐涂料按质量份数由以下组分组成：

丙烯酸树脂：25~35份

溶解剂：45~60份

环氧树脂：1~3份

导电填料：20~30份碳纤维和4~6份炭黑

稀释剂：1~3份

硅烷偶联剂：0.3~0.7份

固化剂：0.1~0.3份

增稠剂：0.05~0.2份。

2.根据权利要求1所述一种碳纤维接地网防腐涂料，其特征在于：所述溶解剂为二甲苯、甲苯、乙酸乙酯或丙酮。

3.根据权利要求1所述一种碳纤维接地网防腐涂料，其特征在于：所述碳纤维的纯度高于99.9%，粒度介于5~40微米，炭黑为乙炔炭黑。

4.根据权利要求1所述一种碳纤维接地网防腐涂料，其特征在于：所述稀释剂为环己烯、有机硅稀释剂或氨基类稀释剂。

5.根据权利要求1所述一种碳纤维接地网防腐涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH-550。

6.根据权利要求1所述一种碳纤维接地网防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为甲苯二异氰酸酯，增稠剂为无机增稠剂类、纤维素类、丙烯酸类或聚氨酯类增稠剂。

7.一种制备如权利要求1所述碳纤维接地网防腐涂料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）称取丙烯酸树脂，向丙烯酸树脂中加入溶解剂，待丙烯酸树脂充分溶解后加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后再加入环氧树脂，然后搅拌均匀得到透明状的溶解液；

2）将称取的碳纤维以及炭黑均匀的放入溶解液中得混合液，然后进行搅拌，搅拌至混合液中的组分混合均匀、混合液呈粘稠状、无可见颗粒得溶胶；

3）向溶胶中加入稀释剂，搅拌均匀后再加入固化剂，然后搅拌均匀，最后加入增稠剂并搅拌均匀。

8.一种如权利要求1所述碳纤维接地网防腐涂料的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：涂料制备好后，静置10~40分钟，然后在炭素体结构钢基体上进行均匀涂覆，厚度不超过0.2mm。

9.根据权利要求8所述一种碳纤维接地网防腐涂料的应用方法，其特征在于：所述涂覆之前对炭素体结构钢基体进行除锈、用丙酮清洗，然后磷化。

10.根据权利要求8所述一种碳纤维接地网防腐涂料的应用方法，其特征在于：所述涂料在涂覆后在室温下自然风干，风干后的凝固时间大于等于12小时，凝固过程中保证涂层所处环境干燥通风、远离污染源；所述涂覆后的涂料凝固后，厚度介于0.08~0.13mm之间。