一種碳纖維導靜電塗料及其製備方法
2023-04-23 19:47:16 2
專利名稱：一種碳纖維導靜電塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種塗料及其製備方法，屬於一種碳纖維導靜電塗料及其製備方法。
背景技術：
導靜電塗料是一種應用範圍十分廣泛的塗料，可以導出材料表面積累的靜電荷，消除靜電。在石油產品的儲運過程中，防靜電是一個特別值得注意的問題，導靜電塗料是防靜電的有效措施。國家技術監督局早在1992年1月發布的強制性國家標準GB13348-92，規定「儲罐內壁應使用防靜電腐蝕塗料，塗料體電阻率低於109Ω·cm，面電阻率低於108Ω·cm。1997年7月又發布國家標準GB16906-1997《石油罐導靜電塗料電阻率測定法》，對石油產品儲罐防靜電防腐蝕塗料做出油漆材料電阻率及施工驗收的規範。2001年9月又出臺了「輕質油品安全靜止電導率」國家標準，編號為GB6590-2001，系列標準的實施，有效預防了由靜電引發的火災和爆炸災害。
目前使用的儲油罐，主要是以金屬、碳黑或金屬氧化物為導電功能體的電靜電塗料，其綜合性能並不理想，如汙染油品、附著力和防腐性能較差及使用壽命短等缺點，無法達到國家新頒布的技術標準。
第一代儲沒罐用的導靜電塗料採用金屬或石墨為導電功能體，金屬易被氧化，容易失去導靜電的功能，現已不使用，而石墨導電功能體的加入量必須在15％-20％以上，雖然具有了導靜電的功能，但導靜電塗料的其它性能受到了嚴重影響，更為嚴重的是，由於石墨的加入量多，油品很容易將石墨從塗層中抽提出來，懸浮於油品中的石墨不易分離，將嚴重影響油品的質量。因此，以石墨為導電功能的導靜電塗料已被石油化工行業建議不作為儲油罐導靜電塗料使用。20世紀90年代出現的以SnO2/SbO2包覆的雲母作為導電功能體，由於是氧化物，它克服了金屬易氧化的缺點，且自身顏色淺，易於製備清一色或彩色導靜電塗層，因此近年來發展較快，但它同存在加入量過大的問題，影響了塗料的其它性能，例如，其附著力和防腐性能就不能很好的滿足儲油罐對塗料的要求。儲油罐用導靜電塗料要求在具有優良導靜電性能的同時還應具有優良的防腐、防滲漏等功能，而目前使用的各種導靜電塗料在實施過程中最突出的問題是抗靜電性能不夠持久，耐水性不好，普遍色黑，耐油防腐性能與抗靜電性能不能兼顧，塗料的使用壽命短及填料汙染油品。
發明內容
為了解決現有的導靜電塗料抗靜電性能不夠持久，耐水性不好，普遍色黑，耐油防腐性能與抗靜電性能不能兼顧，塗料的使用壽命短及填料汙染油品的問題，本發明提供了一種碳纖維導靜電塗料及其製備方法，該方法製備的產品具有用量少，抗靜電性能持久耐油性、耐腐蝕性、耐熱性、耐溶劑性及耐蒸汽沸水性能優良，對油品無汙染，使用壽命長。
本發明所採用的技術方案是本發明的碳纖維導靜電塗料按重量百分比該塗料由以下組分組成環氧樹脂20-40份碳纖維 0.2-2份顏填料 20-40份助劑0.5-10份有機溶劑5-20份固化劑 10-50份上述所說碳纖維導靜電塗料環氧樹脂選自環氧樹脂E-20、環氧樹脂E-44或環氧樹脂E-12中的至少一種；顏填料選自鐵紅、磷酸鋅、鈦白粉、氧化鋅、滑石粉或硫酸鋇中的至少一種；助劑選自聚丙烯酸酯、改性聚氨酯、矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑，Span、Tween、OP或十六烷基溴化胺中的至少一種；有機溶劑選自二甲苯、正丁醇或環己酮中的至少一種；固化劑選自TY650、SUNMIDE390、SUNMIDE305、NX-2040、NX-2003、NX-2007或NX-2015中的至少一種；碳纖維平均管徑為0.5nm-500nm，長度為200nm-40μm。
製備碳纖維導靜電塗料的方法包括由以下步驟組成(a)把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維及助劑在有機溶劑中攪拌的狀態下，混合反應10-20分鐘；(b)將上述混合均勻的混合物中加入一定量的助劑在一定量的有機溶劑中攪拌均勻後，再用超聲波處理20-40分鐘；(c)將上述分散均勻的溶液和一定量的環氧樹脂混合均勻，再用超聲波處理10-20分鐘；(d)將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，加入顏填料，高速攪拌20-40分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度即可；(e)將固化劑溶於一定量的有機溶劑中攪拌均勻；(f)在施工時，將上述兩組物質均勻混合，充分固化後，進行塗裝。
本發明的有益效果是由於該導靜電塗料採用具有特殊效應的納米材料——碳纖維作為導靜電體，通過對其進行適當的表面處理，使其能適應防腐塗料體系，從而製備出用量少，抗靜電性能持久耐油性、耐腐蝕性、耐熱性、耐溶劑性及耐蒸汽沸水性能優良，對油品無汙染，使用壽命長的產品。
具體實施例方式下面將描述本發明的幾個實施例，但本發明的內容完全不局限於此。
實施例1把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維0.4克、0.4克矽烷偶聯劑TM-10及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶劑在攪拌狀態下，混合反應20分鐘，加入0.4克分散劑EKFA4010、0.4克分散劑DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶劑，攪拌均勻後，用超聲波處理30分鐘，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克環氧樹脂E-20混合均勻，再用超聲波處理20分鐘，將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，依次加入1.6克鈦白粉、2.8克滑石粉、1.6克硫酸鋇的顏填料高速攪拌30分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度，即製得塗料的一種組分20克；將2.5克固化劑TY650用1克二甲苯、正丁醇混合溶劑稀釋，攪拌均勻後，即製得塗料的另一組分；將兩組分均勻混合，充分固化後，進行塗裝。根據上述技術形成的導靜電塗料導電體用量少，耐油性，耐腐蝕性、耐溶劑性的性能優異，對油品無汙染，表幹時間1.8小時，實幹時間20小時，面電阻率＜108W，柔韌性≤1mm，附著力強，衝擊強度≥50Kg·cm。
實施例2把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維0.4克、0.4克矽烷偶聯劑TM-10及2.5克二甲苯、正丁醇、環己酮混合溶劑在攪拌狀態下，混合反應20分鐘，加入0.4克分散劑EKFA4010、0.4克分散劑DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇環己酮混合溶劑，攪拌均勻後，用超聲波處理30分鐘，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克環氧樹脂E-44混合均勻，再用超聲波處理20分鐘，將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，依次加入1.7克鐵紅粉、1.8克磷酸鋅、2.5克滑石粉的顏填料高速攪拌30分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度，即製得塗料的一種組分20克；將8.5克固化劑SUNMIDE390用1克二甲苯、正丁醇、環己酮混合溶劑稀釋，攪拌均勻後，即製得塗料的另一組分；將兩組分均勻混合，充分固化後，進行塗裝。根據上述技術形成的導靜電塗料導電體用量少，耐油性，耐腐蝕性、耐溶劑性的性能優異，對油品無汙染，表幹時間1.9小時，實幹時間18小時，面電阻率＜108W，柔韌性≤1mm，附著力強，衝擊強度≥50Kg·cm。
實施例3把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維0.4克、0.4克矽烷偶聯劑KH-560及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶劑在攪拌狀態下，混合反應20分鐘，加入0.4克分散劑EKFA4010、0.4克分散劑DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇混合溶劑，攪拌均勻後，用超聲波處理30分鐘，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克環氧樹脂E-20混合均勻，再用超聲波處理20分鐘，將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，依次加入1.6克鈦白粉、2.8克滑石粉、1.6克硫酸鋇的顏填料高速攪拌30分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度，即製得塗料的一種組分20克；將2.5克固化劑TY650用1克二甲苯、正丁醇混合溶劑稀釋，攪拌均勻後，即製得塗料的另一組分；將兩組分均勻混合，充分固化後，進行塗裝。根據上述技術形成的導靜電塗料導電體用量少，耐油性，耐腐蝕性、耐溶劑性的性能優異，對油品無汙染，表幹時間1.9小時，實幹時間19小時，面電阻率＜108W，柔韌性≤1mm，附著力強，衝擊強度≥50Kg·cm。
實施例4把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維0.4克、0.4克矽烷偶聯劑KH560及2.5克二甲苯、正丁醇、環己酮混合溶劑在攪拌狀態下，混合反應20分鐘，加入0.4克分散劑EKFA4010、0.4克分散劑DP9100及2.5克二甲苯、正丁醇、環己酮混合溶劑，攪拌均勻後，用超聲波處理30分鐘，加入0.2克EFKA4009、0.2克EFKA2022、7克環氧樹脂E-44混合均勻，再用超聲波處理20分鐘，將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，依次加入1.7克鐵紅粉、1.8克磷酸鋅、2.5克滑石粉的顏填料高速攪拌30分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度，即製得塗料的一種組分20克；將8.5克固化劑SUNMIDE390用1克二甲苯、正丁醇混合溶劑稀釋，攪拌均勻後，即製得塗料的另一組分；將兩組分均勻混合，充分固化後，進行塗裝。根據上述技術形成的導靜電塗料導電體用量少，耐油性，耐腐蝕性、耐溶劑性的性能優異，對油品無汙染，表幹時間1.9小時，實幹時間18小時，面電阻率＜108W，柔韌性≤1mm，附著力強，衝擊強度≥50Kg·cm。
實施例5把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維0.2克、0.2克矽烷偶聯劑TM-10及1.5克二甲苯、正丁醇混合溶劑在攪拌狀態下，混合反應20分鐘，加入0.2克分散劑EKFA4010、0.2克分散劑DP9100及3.5克二甲苯、正丁醇混合溶劑，攪拌均勻後，用超聲波處理30分鐘，加入0.1克EFKA4009、0.1克EFKA2022、7克環氧樹脂E-20混合均勻，再用超聲波處理20分鐘，將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，依次加入1.8克鈦白粉、3.4克滑石粉、1.8克硫酸鋇的顏填料高速攪拌30分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度，即製得塗料的一種組分20克；將2.5克固化劑TY650用1克二甲苯、正丁醇混合溶劑稀釋，攪拌均勻後，即製得塗料的另一組分；將兩組分均勻混合，充分固化後，進行塗裝。根據上述技術形成的導靜電塗料導電體用量少，耐油性，耐腐蝕性、耐溶劑性的性能優異，對油品無汙染，表幹時間1.7小時，實幹時間18小時，面電阻率＜108W，柔韌性≤1mm，附著力強，衝擊強度≥50Kg·cm。
實施例6把經石墨化的管徑為0.5-500，長度為200-40的碳纖維0.2克、0.2克矽烷偶聯劑KH-560及1.5克二甲苯、正丁醇、環己酮混合溶劑在攪拌狀態下，混合反應20分鐘，加入0.2克分散劑EKFA4010、0.2克分散劑DP9100及3.5克二甲苯、正丁醇、環己酮混合溶劑，攪拌均勻後，用超聲波處理30分鐘，加入0.1克EFKA4009、0.1克EFKA2022、7克環氧樹脂E-44混合均勻，再用超聲波處理20分鐘，將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，依次加入2.0克鐵紅粉、2.0克磷酸鋅、3.0克滑石粉的顏填料高速攪拌30分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度，即製得塗料的一種組分20克；將8.5克固化劑SUNMIDE390用1克二甲苯、正丁醇混合溶劑稀釋，攪拌均勻後，即製得塗料的另一組分；將兩組分均勻混合，充分固化後，進行塗裝。根據上述技術形成的導靜電塗料導電體用量少，耐油性，耐腐蝕性、耐溶劑性的性能優異，對油品無汙染，表幹時間1.9小時，實幹時間18小時，面電阻率＜108W，柔韌性≤1mm，附著力強，衝擊強度≥50Kg·cm。
權利要求
1.一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於按重量百分比該塗料由以下組分組成環氧樹脂 20-40份碳纖維 0.2-2份顏填料 20-40份助劑 0.5-10份有機溶劑 5-20份固化劑 10-50份
2.根據權利要求1所述的一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於環氧樹脂選自環氧樹脂E-20、環氧樹脂E-44或環氧樹脂E-12中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於顏填料選自鐵紅、磷酸鋅、鈦白粉、氧化鋅、立德粉、滑石粉或硫酸鋇中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於助劑選自聚丙烯酸酯、改性聚氨酯、矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑，Span、Tween、OP或十六烷基溴化胺中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於有機溶劑選自二甲苯、正丁醇或環己酮中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於固化劑選自TY650、SUNMIDE390、SUNMIDE305、NX-2040、NX-2003、NX-2007或NX-2015中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的一種碳纖維導靜電塗料，其特徵在於碳纖維平均管徑為0.5nm-500nm，長度為200nm-40μm。
8.一種權利要求1所述的碳纖維導靜電塗料的製備方法，其特徵在於該方法包括由以下步驟組成(a)把經石墨化的管徑為0.5nm-500nm，長度為200nm-40μm的碳纖維及助劑在有機溶劑中攪拌的狀態下，混合反應10-20分鐘；(b)將上述混合均勻的混合物中加入一定量的助劑在一定量的有機溶劑中攪拌均勻後，再用超聲波處理20-40分鐘；(c)將上述分散均勻的溶液和一定量的環氧樹脂混合均勻，再用超聲波處理10-20分鐘；(d)將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，在低速攪拌狀態下，加入顏填料，高速攪拌20-40分鐘，混合分散均勻，經砂磨機研磨到規定細度即可；(e)將固化劑溶於一定量的有機溶劑中攪拌均勻；(f)在施工時，將上述兩組物質均勻混合，充分固化後，進行塗裝。
全文摘要
本發明涉及一種碳纖維導靜電塗料及其製備方法。該方法包括(a)經石墨化的碳纖維及助劑在有機溶劑中攪拌，混合反應10－20分鐘；(b)將上述混合物中加入助劑在有機溶劑中攪拌，用超聲波處理20－40分鐘；(c)將上述分散均勻的溶液和環氧樹脂混合，用超聲波處理10－20分鐘；(d)將上述混合分散均勻的物質，加入到砂磨機中，低速攪拌下，加入顏填料，高速攪拌20－40分鐘，混合分散均勻，研磨；(e)將固化劑溶於有機溶劑中攪拌均勻(f)在施工時，將上述兩組物質均勻混合，固化，塗裝。該產品具有用量少，抗靜電性能持久，耐油性、耐腐蝕性、耐熱性、耐溶劑性及耐蒸汽沸水性能優良，對油品無汙染，使用壽命長。
文檔編號C09D163/00GK1664034SQ20051000976
公開日2005年9月7日 申請日期2005年2月22日 優先權日2005年2月22日
發明者趙福君, 于振興, 姜琳琳, 田建華, 葉華, 張威振 申請人:大慶石油管理局