CN109836975A - 一种防腐导电涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防腐导电涂料及其制备方法和应用，通过将树脂、溶剂、导电填料混合均匀，研磨后得到涂料。通过选用对强酸强碱高温等极端环境耐受性极佳的聚芳醚酮树脂，实现了涂料对极端使用环境的适应，同时选用合适的导电填料还能维持良好的导电性能，从而保证涂料在强酸强碱等极端环境仍然具有良好的导电性能，大大拓展了导电涂料的使用场景。可广泛地应用于腐蚀性强，且易在表面积累电荷的物体的表面，例如，航空航天、石油化工等，其中，航空航天领域主要包括特殊航空燃油罐及仓库、航空器油箱内外表面等部位，石油化工领域主要包括特殊化学品储存罐、运输管道、石油存储设备的内外表面等方面。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体而言，一种防腐导电涂料及其制备方法和应用。
背景技术
导电涂料主要是通过在树脂里面负载导电填料实现导电性能，涂料的导电性能会随着外界环境对涂料的腐蚀而下降。防腐涂料，一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料，重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。因此，如何将两者结合，在导电涂料中增加防腐物质，使得涂料的导电性能不会因为外界的腐蚀而降低，从而增加涂层的使用寿命，一直就是业界亟需解决的问题，但是目前还没有针对强酸强碱高温等极端环境的导电涂料，这也就限制了导电涂料的使用场景。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明研究了一种防腐导电涂料的制备方法，以提供一种导电性能良好且耐腐蚀强的涂料。
本发明提供的防腐导电涂料的制备方法，包括：按重量份数，将33～50份树脂、30～40份溶剂、17～25份导电填料、1～3份助剂混合，充分搅拌，研磨，得到所述防腐导电涂料。
在上述制备方法中，所述树脂包括环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种的组合以及聚芳醚酮树脂。
在上述制备方法中，所述溶剂包括按重量份数计的25～35份N-甲基吡咯烷酮、25～35份二甲基乙酰胺、15～25份二甲苯、15～20份二氯乙烷、1～3份二乙二醇丁醚。
在上述制备方法中，所述导电填料为碳纳米管、金属微粉、导电钛白粉、导电炭黑、碳纤维、石墨烯中的一种或多种的组合。
在上述制备方法中，所述助剂包括分散剂、消泡剂和流平剂。
在上述制备方法中，所述分散剂为聚乙烯吡咯酮、乙烯基双硬脂酰胺、聚乙二醇中的一种或多种的组合。
在上述制备方法中，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、乳化硅油、聚氧丙烯、聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种的组合。
在上述制备方法中，所述流平剂为二苯基聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种的组合。
由上述方法制备的防腐导电涂料。
上述防腐导电涂料在航空航天领域和/或石油化工领域的应用。
本发明提供的防腐导电涂料的制备方法，通过将树脂、溶剂、导电填料混合均匀，研磨后得到防腐导电涂料。本发明采用对强酸强碱高温等极端环境具有强耐腐蚀性的树脂作为基体树脂，保证其能够在强酸强碱等极端环境正常使用，并且通过添加导电填料来实现导电性能，大大拓展了涂料的使用场景。
本发明制备的涂料可广泛地应用于腐蚀性强，且易在表面积累电荷的物体的表面，例如，航空航天、石油化工等，其中，航空航天领域主要包括特殊航空燃油罐及仓库、航空器油箱内外表面等部位，石油化工领域主要包括特殊化学品储存罐内外表面、运输管道内外表面、石油存储设备内外表面等方面。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的防腐导电涂料的制备方法，包括：
制备溶剂，将按重量份数计的25～35份N-甲基吡咯烷酮、25～35份二甲基乙酰胺、15～25份二甲苯、15～20份二氯乙烷、1～3份二乙二醇丁醚混合均匀，制得溶剂，优选地，将30份N-甲基吡咯烷酮份、30份二甲基乙酰胺、20份二甲苯、18份二氯乙烷，2份二乙二醇丁醚混合，制得溶剂。在该步骤中，因为耐强酸强碱腐蚀性的树脂，特别是聚芳醚树脂几乎不溶解于绝大部分溶剂，因此，需要选用合适的复合溶剂体系，并严格控制体系中各个组分的含量，保证树脂等组分能够在溶剂中充分溶解，并发挥其作用，从而保证防腐导电涂料的基本力学性能。
制备防腐导电涂料，按重量份数，将33～50份树脂、30～40份溶剂、17～25份导电填料、1～3份助剂混合，充分搅拌，研磨，得到防腐导电涂料。在该步骤中，研磨的时间为25～35min，如果研磨时间不够，则会导致所得防腐导电涂料质地不够均匀，从而影响防腐导电涂料所涂覆的涂层的力学性能和外观的平滑度，并且防腐导电涂料的细度为20～30微米，足够细的防腐导电涂料才能保证防腐导电涂料所制备的涂层的平滑度。树脂包括环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种的组合以及聚芳醚酮树脂，或者树脂为聚芳醚酮树脂。导电填料为碳纳米管、金属微粉、导电钛白粉、导电炭黑、碳纤维、石墨烯中的一种或多种的组合，其中，金属微粉包括铜金属微粉、银金属微粉、铝金属微粉中的一种或多种的组合，导电炭黑包括乙炔炭黑、导电槽黑、导电炉法碳黑、超导电炉法碳黑、特导电炉法碳黑中的一种或多种的组合、碳纤维可以是纳米碳纤维。在该步骤中，助剂包括分散剂、消泡剂和流平剂，其中，分散剂为聚乙烯吡咯酮、乙烯基双硬脂酰胺、聚乙二醇中的一种或多种的组合，分散剂用于使得树脂、导电填料等固体物质在溶剂中处于分散的状态，从而防止团聚；消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、乳化硅油、聚氧丙烯、聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种的组合，消泡剂主要用于抑制防腐导电涂料中气泡的产生，并加速已产生的气泡的破灭，使防腐导电涂料更加均匀；流平剂为二苯基聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种的组合，流平剂主要用于增加防腐导电涂料的渗透性和流动性，减少防腐导电涂料在刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使得涂层更加均匀、自然。在该步骤中，树脂主要是作为基体负载导电填料，树脂的含量直接性能到防腐导电涂料的防腐性能如涂料的耐酸碱性能和耐候性，同时也直接影响防腐导电涂料的基本性能如附着力，硬度等。导电填料主要作用是在防腐导电涂料内部构筑导电网络，实现导电性能，导电填料的用量和外观形貌直接影响防腐导电涂料的导电性能，因此，需要严格控制各个组分的含量，以制备出在具有良好的导电性能和防腐性能的同时，还具有优良的力学性能，且质地均匀的防腐导电涂料。
性能测试：
(1)硬度的测试
漆膜硬度铅笔测定法参照《漆膜硬度铅笔测定法》(GB/T6739-1996)，50×120×0.2～0.3mm3规格的马口铁板或铝板上制备漆膜，待漆膜实干后，用便携式铅笔划痕试验仪测定。
测试仪器：HQ-A型便携式铅笔划痕试验仪，天津市精科材料试验机厂。
(2)漆膜附着力的测定
参照《漆膜附着力的测定法》(GB5210-85)，在3块50×100×0.2～0.3mm3规格的马口铁板或铝板上制备漆膜，待漆膜实干后，在恒温恒湿条件下用附着力测定仪测定。
测试仪器：QFI-Ⅱ型漆膜附着力试验仪，天津市精科材料试验机厂。
(3)绝缘漆漆膜耐腐蚀性测定
按照国家标准《GB/T 1727-79漆膜一般制备法》在马口铁板上制备漆膜。待漆膜实干后，将漆膜样板用1：1的石蜡和松香混合物封边。然后将涂漆样板的2/3面积浸入配好的腐蚀液体中，隔段时间取出，观察其表面是否有脱落、起泡、生锈以及变色等现象。
(4)漆膜电性能测定
将防腐导电涂料涂覆在厂75mm，宽为25mm的基材，固化后使用ZC36型1017Q超高阻10-11A微电流测试仪上测试电阻。
测试仪器：ZC36型微电流测试仪。
(5)涂层厚度的测定
在涂层完全干燥后，按照国家标准GB1764-89(79)测定干膜厚度，样板规格50×100×0.2～0.3mm3
测试仪器：CM10FH涂层测厚仪，沈阳宇时先锋检测仪器有限公司。
实施例1
制备溶剂：将30份N-甲基吡咯烷酮份、30份二甲基乙酰胺、20份二甲苯、18二氯乙烷，2份二乙二醇丁醚混合均匀，制备溶剂。
制备防腐导电涂料：将39份树脂(35份聚芳醚酮树脂、4份环氧树脂)、18份导电填料(5份石墨烯、5份碳纳米管、8份导电槽黑)、40份上述溶剂、1份助剂(0.5份聚乙烯吡咯酮、0.2份聚二甲基硅氧烷、0.3份二苯基聚硅氧烷)混合，充分搅拌均匀后，研磨25min，测试细度30微米。
性能测试：将通过本发明制备的防腐导电涂料喷涂在基板上，400℃烘烤2小时，测得涂层的厚度为200微米，外观平滑，附着力1级，浓硫酸浸泡外观无变化，50％氢氧化钠溶液浸泡2小时外观无变化，厘米电阻为0.27。
实施例2
制备溶剂：将25份N-甲基吡咯烷酮份、25份二甲基乙酰胺、15份二甲苯、15份二氯乙烷、1份二乙二醇丁醚混合均匀，制备溶剂。
制备防腐导电涂料：将35份树脂(聚芳醚酮树脂30份、环氧树脂3份、聚酯树脂2份)、23份导电填料(8份铜金属微粉、5份超导电炉法碳黑、10份导电钛白粉)、40份上述溶剂、2份助剂(1份乙烯基双硬脂酰胺、0.5份聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、0.5份聚甲基苯基硅氧烷)混合、充分搅拌均匀后，研磨35min，测试细度20微米。
然后将通过本发明制备的防腐导电涂料喷涂在基板上，400℃烘烤2小时，测得涂层的厚度为250微米，外观平滑，附着力1级，浓硫酸浸泡外观无变化，50％氢氧化钠溶液浸泡2小时外观无变化，厘米电阻为0.34。
实施例3
制备溶剂：将35份N-甲基吡咯烷酮份、35份二甲基乙酰胺、25份二甲苯、20份二氯乙烷、3份二乙二醇丁醚混合均匀，制备溶剂。
制备防腐导电涂料：50份树脂(45份聚芳醚酮树脂、3份环氧树脂、2份聚酯树脂)、17份导电填料(5份银金属微粉、10份导电钛白粉、2份纳米碳纤维)、30份上述溶剂、3份助剂(1份聚乙二醇、1份乳化硅油、1份聚二甲基硅氧烷)混合，充分搅拌均匀后，研磨30min，测试细度25微米。
然后将通过本发明制备的防腐导电涂料喷涂在基板上，400℃烘烤2小时，测得涂层的厚度为250微米，外观平滑，附着力1级，浓硫酸浸泡外观无变化，50％氢氧化钠溶液浸泡2小时外观无变化，厘米电阻为0.29。
实施例4
制备溶剂：将28份N-甲基吡咯烷酮份、27份二甲基乙酰胺、16份二甲苯、16份二氯乙烷、1.5份二乙二醇丁醚混合均匀，制备溶剂。
制备防腐导电涂料：33份树脂(30份聚芳醚酮树脂、3份氨基树脂)、25份导电填料(10份特导电炉法碳黑、5份铝金属微粉、10份导电钛白粉)、35份上述溶剂、1.5份助剂(0.5份聚乙烯吡咯酮、0.5份聚氧丙烯、0.5份聚二甲基硅氧烷)混合，充分搅拌均匀后，研磨33min，测试细度23微米。
然后将通过本发明制备的防腐导电涂料喷涂在基板上，400℃烘烤2小时，测得涂层的厚度为180微米，外观平滑，附着力1级，浓硫酸浸泡外观无变化，50％氢氧化钠溶液浸泡2小时外观无变化，厘米电阻为0.30。
实施例5
制备溶剂：将32份N-甲基吡咯烷酮份、32份二甲基乙酰胺、23份二甲苯、19份二氯乙烷、2.5份二乙二醇丁醚混合均匀，制备溶剂。
制备防腐导电涂料：40份树脂(35份聚芳醚酮树脂、2份聚酯树脂、3份聚氨酯树脂)、20份导电填料(5份导电炉法碳黑、10份碳纤维、5份石墨烯)、36份上述溶剂、2份助剂(1份聚乙二醇、0.5份聚氧丙烯甘油醚、0.5份聚二甲基硅氧烷)混合，充分搅拌均匀后，研磨28min，测试细度26微米。
然后将通过本发明制备的防腐导电涂料喷涂在基板上，400℃烘烤2小时，测得涂层的厚度为250微米，外观平滑，附着力1级，浓硫酸浸泡外观无变化，50％氢氧化钠溶液浸泡2小时外观无变化，厘米电阻为0.25。
实施例6
制备溶剂：将30份N-甲基吡咯烷酮份、29份二甲基乙酰胺、18份二甲苯、16份二氯乙烷、2份二乙二醇丁醚混合均匀，制备溶剂。
制备防腐导电涂料：45份树脂(45份聚芳醚酮树脂)、22份导电填料(10份导电钛白粉、7份乙炔炭黑、5份碳纤维)、38份上述溶剂、2.5份助剂(1份聚乙二醇、1份聚氧丙烯甘油醚、0.5份聚二甲基硅氧烷)混合，充分搅拌均匀后，研磨26min，测试细度29微米。
然后将通过本发明制备的防腐导电涂料喷涂在基板上，400℃烘烤2小时，测得涂层的厚度为200微米，外观平滑，附着力1级，浓硫酸浸泡外观无变化，50％氢氧化钠溶液浸泡2小时外观无变化，厘米电阻为0.35。
通过上述实施例的测试结果可知，本发明提供的防腐导电涂料所制备的涂层具有良好的力学性能，附着力强，并且因为防腐导电涂料质地均匀，细度小，所以涂层的外观平滑，而且对强酸和强碱都具有良好的耐腐蚀能力，并且电阻小，导电性能好。
本发明提供的防腐导电涂料的制备方法，通过将树脂、溶剂、导电填料混合均匀，研磨后得到防腐导电涂料。通过选用对强酸强碱高温等极端环境耐受性极佳的聚芳醚酮树脂，实现了防腐导电涂料对极端使用环境的适应，同时选用合适的导电填料还能维持良好的导电性能，从而保证涂料在强酸强碱等极端环境仍然具有良好的导电性能，大大拓展了涂料的使用场景。可广泛地应用于腐蚀性强，且易在表面积累电荷的物体的表面，例如，航空航天、石油化工等，其中，航空航天领域主要包括特殊航空燃油罐及仓库、航空器油箱内外表面等部位，石油化工领域主要包括特殊化学品储存罐内外表面、运输管道内外表面、石油存储设备内外表面等方面。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种防腐导电涂料的制备方法，包括：
按重量份数，将33～50份树脂、30～40份溶剂、17～25份导电填料、1～3份助剂混合，充分搅拌，研磨，得到所述防腐导电涂料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂中的一种或多种的组合以及聚芳醚酮树脂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括按重量份数计的25～35份N-甲基吡咯烷酮、25～35份二甲基乙酰胺、15～25份二甲苯、15～20份二氯乙烷、1～3份二乙二醇丁醚。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电填料为碳纳米管、金属微粉、导电钛白粉、导电炭黑、碳纤维、石墨烯中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括分散剂、消泡剂和流平剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯吡咯酮、乙烯基双硬脂酰胺、聚乙二醇中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、乳化硅油、聚氧丙烯、聚氧丙烯甘油醚中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述流平剂为二苯基聚硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种的组合。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备的防腐导电涂料。
10.根据权利要求9所述的防腐导电涂料在航空航天领域和/或石油化工领域的应用。
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