CN109796846A - 一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料领域，提供一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆及其制备方法，解决现有技术的预涂底漆产品在不清除预涂底漆涂层时无法实现电阻焊、等离子焊接的功能的问题，由组分一和组分二组成，所述组分一包括以下重量份的各原料：环氧树脂2～10份、溶剂10～15份、分散剂0.1～1份、金属导电粉末50～90份、非金属导电粉末0.01～1份、流变助剂1～3份、消泡剂0.1～1份、附着力促进剂0.5～1份；所述组分二由30～80重量份的多元胺固化剂和20～70重量份的溶剂组成。

Description

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆及其制备 方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆及其制备方法。

背景技术

工程车辆、机械设备、船舶、碳钢铁路客车和货车等采用大量的钢铁型材和板材来加工制造。如果将发生锈蚀的材料进行焊接成型再进行表面处理，其难度大增，尤其是结构复杂、空间狭小的区域，以及薄板件等，如薄板喷射容易变形，狭小空间和复杂结构边角锈蚀区域无法有效除锈等问题十分显著，因此，其工艺过程一般是对所需的钢铁材料进行喷射处理除去氧化皮和污染物，涂覆临时保护底漆或预涂底漆；然后对钢铁型材和板材按要求进行切割和焊接；焊接成型后对焊缝和损伤区域清理，最后涂覆后续涂料体系进行装饰和防腐保护。涂覆预涂底漆的目的是：防止这些钢铁材料在储运，切割、焊接等加工过程中生锈腐蚀，造成材料性能下降；显著减少装备成型后续表面处理的面积和难度，提高后续涂层系统防腐蚀性能，提高装备使用寿命和运行安全。

目前各装备制造行业常采用环氧锌粉底漆、无机硅酸锌底漆、环氧防锈底漆等作为预涂底漆，涂覆厚度不超过25微米，通过薄涂层来实现加工、储运过程中钢材的防腐，环氧锌粉预涂底漆，为实现薄涂层防腐，含有大量的锌粉(占干膜60～80％)，可以在规定厚度范围内进行气体保护焊接，但无法实现电阻焊和等离子焊接，该产品在焊接和切割时锌雾烟尘大，容易被烧损，涂膜厚度对焊接质量影响大；无机硅酸锌预涂底漆的优点是防腐蚀性能好，锌雾烟尘也较小，但是仍然不能实现电阻焊和等离子焊接，同时对固化条件和基材处理的要求极高，喷射处理不良的基材、干燥环境等无法形成良好的涂膜和附着力。不含锌粉的环氧防锈预涂底漆在焊接时必须完全清除才能获得较高的焊接质量。这些涂料产品无法满足多种焊接方式，例如电阻焊、等离子焊接、气体保护焊接等焊接方式，在进行焊接前需要对这些预涂底漆进行全部清除或局部清除才能实现焊接，二次清除需要消耗大量人力物力，降低加工效率，造成了极大浪费。目前为止，市场上仍然没有不清除预涂底漆涂层而实现电阻焊、等离子焊接的预涂底漆产品，也无法同时满足多种焊接方式。免清除涂层，能实现电阻焊和等离子焊接的可焊接预涂底漆未见相关技术研究及应用文献报道。

发明内容

因此，针对以上内容，本发明提供一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆及其制备方法，解决现有技术的预涂底漆产品在不清除预涂底漆涂层时无法实现电阻焊、等离子焊接的功能的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，由组分一和组分二组成，所述组分一包括以下重量份的各原料：环氧树脂2～10份、溶剂10～15份、分散剂0.1～1份、金属导电粉末50～90份、非金属导电粉末0.01～1份、流变助剂1～3份、消泡剂0.1～1份、附着力促进剂0.5～1份；所述组分二由30～80重量份的多元胺固化剂和20～70重量份的溶剂组成。

进一步的改进是：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、邻甲酚环氧树脂、酚醛环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物，环氧当量为200～500g/Eq。

进一步的改进是：所述金属导电粉末为铁粉、镍粉、不锈钢粉末、锌粉、片状锌粉中的至少两种以上的混合物，粉末的细度为100目～2000目，其中锌粉的含量不超过金属导电粉末总量的30wt％。

进一步的改进是：所述非金属粉末为导电炭黑、石墨烯、导电石墨、碳纳米管中的任意一种，用于提高成膜树脂的导电性。

进一步的改进是：所述的附着力促进剂为环氧基硅烷、氨基硅烷或乙烯基硅烷中的任意一种，成膜过程中硅烷水解产生硅羟基，硅羟基与金属基材表面微量的水分反应形成共价键，有机链段参与树脂交联反应，提高涂层得附着力和防腐蚀性能。

进一步的改进是：所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土、改性聚氨酯脲中的任意一种或两种以上以任意比混合的组合物，用于防止填料沉淀以及施工时的流挂。

进一步的改进是：所述多元胺固化剂为聚酰胺、芳香胺或环脂胺中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物，其活泼氢当量为80～500。

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，包括组分一和组分二的制备步骤，所述组分一的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：环氧树脂2～10份、溶剂10～15份、分散剂0.1～1份、金属导电粉末50～90份、非金属导电粉末0.01～1份、流变助剂1～3份、消泡剂0.1～1份、附着力促进剂0.5～1份；(2)按顺序将环氧树脂、溶剂、分散剂、流变助剂加入搅拌缸中，搅拌均匀后，搅拌状态下缓慢均匀加入金属导电粉末、非金属导电粉末，然后高速分散均匀；(3)加入附着力促进剂低速混合均匀；(4)对产品进行检测，检测合格后过滤、包装，过滤筛网目数为120目；所述组分二的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：多元胺固化剂30～80重量份，溶剂20～70重量份；(2)按顺序将多元胺固化剂、溶剂加入搅拌缸中，搅拌均匀。

进一步的改进是：还包括将组分一和组分二混合均匀制备成涂膜的步骤。

进一步的改进是：所述涂膜的厚度为5～25um。涂膜涂覆在钢铁表面，钢铁表面的电阻≤1000Ω。涂膜在钢铁基材上不清除时能够进行电阻焊，离子焊接和气体保护焊接。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，涂料中含有高导电性的金属粉末或非金属粉末，采用环氧树脂作为成膜物质，该技术通过大幅度降低涂膜电阻来实现电阻焊接，同时复配的导电材料焊接高温熔合后能够满足焊接性能，不影响焊接后金相结构和焊接强度。薄涂膜满足防腐蚀需求，可以和后续多种防腐蚀涂层兼容。具有免清除涂层焊接，焊接时低烟尘，低烧损等特点，产品主要用于钢铁型材、板材等的预涂保护，满足先进的切割和焊接工艺。

本发明对焊接技术的主要贡献是，采用环氧树脂为成膜物质，金属粉末、非金属材料合理复配的复合材料在焊接熔合时可以形成金属基体母材的一部分，对焊接质量影响小，金相分析结果和剪切强度符合焊接技术要求，高导电性可焊接预涂底漆能够在不清除涂层的情况下实现电阻焊，同时也满足等离子焊接和气体保护焊接等多种焊接方式。

本发明对预涂防锈底漆技术进步的贡献是，免清除涂层实现焊接，避免了因清除涂层后至二次加工焊接过程中基材发生锈蚀，提高了预涂底漆的防护效率。焊接前不清除预涂涂层可大幅度减少二次表面处理带来的分险和节约人工成本，提高加工制造效率。以2mm厚度板材为例，焊接成型后无法喷射处理，喷射会造成形变，导致装备不合格或报废，在电阻焊接时如果清除涂层后再进行焊接，清理涂层的费用每平方的费用约为20～40元/m²，并且消耗工0.2～1小时/m²，造成人力物力巨大浪费，从上述数据来看与目前市场现有预涂底漆比较，本发明的预涂底漆可节约大量材料和人工费用，具有显著的社会效益和经济效益

本发明通过多种高导电金属材料粉体和导电非金属材料复配制备可焊接预涂底漆，经过大量的焊接试验及焊接性能测试，证明合理的导电材料复配及涂料配方设计才能保证在不清除预涂底漆涂层的情况下实现良好焊接性能，同时适合多种焊接方式。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

实施例一

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，由组分一和组分二组成，所述组分一包括以下重量份的各原料：环氧当量为200g/Eq的双酚A环氧树脂2份、溶剂10份、分散剂0.1份、细度100目的铁粉50份、细度200目的镍粉10份、导电炭黑0.01份、石墨烯0.01份、气相二氧化硅1份、消泡剂0.1份、环氧基硅烷0.5份；所述组分二由30重量份的聚酰胺(其活泼氢当量为80)和70重量份的溶剂组成。

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，包括组分一和组分二的制备步骤，所述组分一的制备步骤为：(1)按上述各配方的质量百分比准备物料；(2)按顺序将双酚A环氧树脂、溶剂、分散剂、气相二氧化硅加入搅拌缸中，搅拌均匀后，搅拌状态下缓慢均匀加入铁粉、镍粉、导电炭黑、石墨烯，然后高速分散均匀；(3)加入环氧基硅烷低速混合均匀；(4)对产品进行检测，检测合格后过滤、包装，过滤筛网目数为120目；所述组分二的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：聚酰胺30～80重量份，溶剂20～70重量份；(2)按顺序将聚酰胺、溶剂加入搅拌缸中，搅拌均匀。接着将组分一和组分二混合均匀制成涂膜，所述涂膜的厚度为5um，涂覆在钢铁表面电阻≤1000Ω。

实施例二

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：由组分一和组分二组成，所述组分一包括以下重量份的各原料：环氧当量为300g/Eq的邻甲酚环氧树脂6份、溶剂13份、分散剂0.6份、细度为500目的锌粉10份、细度为600目的铁粉70份、导电石墨0.01、碳纳米管0.05份、有机膨润土2份、消泡剂0.5份、氨基硅烷0.8份；所述组分二由80重量份的芳香胺(活泼氢当量为300)和20重量份的溶剂组成。

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，包括组分一和组分二的制备步骤，所述组分一的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料；(2)按顺序将环氧树脂、溶剂、分散剂、流变助剂加入搅拌缸中，搅拌均匀后，搅拌状态下缓慢均匀加入金属导电粉末、非金属导电粉末，然后高速分散均匀；(3)加入氨基硅烷低速混合均匀；(4)对产品进行检测，检测合格后过滤、包装，过滤筛网目数为120目；所述组分二的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：多元胺固化剂80重量份，溶剂20重量份；(2)按顺序将多元胺固化剂、溶剂加入搅拌缸中，搅拌均匀，还包括将组分一和组分二混合均匀制备成涂膜，所述涂膜的厚度为5～25um。

实施例三

一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：由组分一和组分二组成，所述组分一包括以下重量份的各原料：环氧当量为500g/Eq的双酚F型环氧树脂10份、溶剂15份、分散剂1份、细度为300目的片状锌粉10份、细度为400目的铁粉80份、石墨烯0.01、导电石墨0.09份、改性聚氨酯脲3份、消泡剂1份、乙烯基硅烷1份；所述组分二由50重量份的环脂胺(活泼氢当量为500)和50重量份的溶剂组成。

所述基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，包括组分一和组分二的制备步骤，所述组分一的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：环氧树脂10份、溶剂15份、分散剂1份、金属导电粉末90份、非金属导电粉末1份、流变助剂3份、消泡剂1份、附着力促进剂1份；(2)按顺序将环氧树脂、溶剂、分散剂、流变助剂加入搅拌缸中，搅拌均匀后，搅拌状态下缓慢均匀加入金属导电粉末、非金属导电粉末，然后高速分散均匀；(3)加入附着力促进剂低速混合均匀；(4)对产品进行检测，检测合格后过滤、包装，过滤筛网目数为120目；所述组分二的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：环脂胺50重量份，溶剂50重量份；(2)按顺序将多元胺固化剂、溶剂加入搅拌缸中，搅拌均匀。还包括将组分一和组分二混合均匀制备成涂膜，所述涂膜的厚度为25um。

其中，本发明中，所述组分一及组分二的原料及用量在以下参数范围内均可实现本发明的目的，组分一：环氧树脂2～10份、溶剂10～15份、分散剂0.1～1份、金属导电粉末50～90份、非金属导电粉末0.01～1份、流变助剂1～3份、消泡剂0.1～1份、附着力促进剂0.5～1份；组分二：30～80重量份的多元胺固化剂和20～70重量份。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：由组分一和组分二组成，所述组分一包括以下重量份的各原料：环氧树脂2～10份、溶剂10～15份、分散剂0.1～1份、金属导电粉末50～90份、非金属导电粉末0.01～1份、流变助剂1～3份、消泡剂0.1～1份、附着力促进剂0.5～1份；所述组分二由30～80重量份的多元胺固化剂和20～70重量份的溶剂组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、邻甲酚环氧树脂、酚醛环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物，环氧当量为200～500g/Eq。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：所述金属导电粉末为铁粉、镍粉、不锈钢粉末、锌粉、片状锌粉中的至少两种以上的混合物，粉末的细度为100目～2000目，其中锌粉的含量不超过金属导电粉末总量的30wt％。

4.根据权利要求1所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：所述非金属粉末为导电炭黑、石墨烯、导电石墨、碳纳米管中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：所述的附着力促进剂为环氧基硅烷、氨基硅烷或乙烯基硅烷中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土、改性聚氨酯脲中的任意一种或两种以上以任意比混合的组合物。

7.根据权利要求1所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆，其特征在于：所述多元胺固化剂为聚酰胺、芳香胺或环脂胺中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物，其活泼氢当量为80～500。

8.一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，其特征在于：包括组分一和组分二的制备步骤，所述组分一的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：环氧树脂2～10份、溶剂10～15份、分散剂0.1～1份、金属导电粉末50～90份、非金属导电粉末0.01～1份、流变助剂1～3份、消泡剂0.1～1份、附着力促进剂0.5～1份；(2)按顺序将环氧树脂、溶剂、分散剂、流变助剂加入搅拌缸中，搅拌均匀后，搅拌状态下缓慢均匀加入金属导电粉末、非金属导电粉末，然后高速分散均匀；(3)加入附着力促进剂低速混合均匀；(4)对产品进行检测，检测合格后过滤、包装，过滤筛网目数为120目；所述组分二的制备步骤为：(1)按各配方的质量百分比准备物料：多元胺固化剂30～80重量份，溶剂20～70重量份；(2)按顺序将多元胺固化剂、溶剂加入搅拌缸中，搅拌均匀。

9.根据权利要求8所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，其特征在于：还包括将组分一和组分二混合均匀制备成涂膜的步骤。

10.根据权利要求9所述的一种基于导电复合材料的高导电性可焊接预涂底漆的制备方法，其特征在于：所述涂膜的厚度为5～25um。