[发明专利]一种梯度导电涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度导电涂层，包括高聚物基料、碳材料和固化剂，碳材料为碳黑或碳纳米管，高聚物基料为环氧树脂、不饱和树脂或聚氨酯。其制备方法为：首先，制备碳材料底层，并对基体表面进行喷砂预处，之后将碳材料底层涂刷在基体表面；待基体表面的成膜物质10％～30％固化时，依次将碳材料中层和上层涂刷在基体表面，最后，将涂层进行沉降固化，即可。该方法保证了导电粒子在涂层中均匀分散，使涂层不产生蜂窝或气孔，涂层的粘结强度高，且在导电介质含量较小的情况下也能导电，提高了基体的防腐效果。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种梯度导电涂层，还涉及该导电涂层的制备方法。

背景技术

在石油化工设备表面涂覆导电涂层，可以防止设备腐蚀，还可防止由静电产生火花引起的着火，由于导电涂层必须具有防腐功能，一般来说，涂层越厚耐腐蚀性越好，因此，在金属表面涂覆防腐涂层时一般涂刷2-3遍，以保证涂层的厚度。但导电涂层不同于一般的有机涂料，它主要是以具有防腐作用的非金属高聚物作为成膜物质，金属粒子或碳物质作为导电介质填充在高聚物中，在高聚物凝固以后，形成含有导电粒子的高聚物涂层，达到导电防腐的效果。这些导电的金属粒子或碳物质大多数为Cu粉末、Ag粉末、碳黑、碳纤维和碳纳米管，由于金属粒子的比重较大，当其与有机的高聚物混合后，容易产生沉淀，特别是在涂刷施工过程中，由于重力作用容易沉淀在涂层的底部，沉淀在底部后使涂层与基体的粘接强度降低，涂层容易起皮、脱落；除此之外，导电的金属粒子沉积在涂层的底部，涂层表面不含或含有很少的导电粒子，使涂层的导电性很难达到标准要求。使用碳纤维作为导电介质，碳纤维容易露在涂层外边，形成毛刺，使涂层表面不光滑。鉴于以上实际问题，大多数石油化工防腐导电涂料使用的导电介质为碳黑或碳纳米管，碳黑或碳纳米管直径较小、比重轻，在涂料中的添加较小量就能达到导电要求，同时，由于碳黑和碳纳米管为碳材料，它对一般的腐蚀性介质都具有防腐作用。但是，碳黑或碳纳米管由于粒径小、表面能高、很容易团聚，团聚后的碳黑或碳纳米管质量增大，在涂料施工时也会产生沉淀，沉淀后使涂层底部导电粒子增多，表面的导电粒子减少，达不到导电要求，为了解决这类问题，则需要添加较多的碳黑或碳纳米管导电粒子，而当导电碳黑或碳纳米管添加过量后，一方面使有机高聚物粘度增大，不便施工；另一方面团聚物增加，使涂层产生蜂窝或气孔，影响涂层的防腐效果，特别对于较厚的防腐涂层，涂层底部产生蜂窝状更明显，导致涂层发脆和粘结力大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种梯度导电涂层，解决了现有导电涂层中导电粒子分散不均匀、粘结度低的问题。

本发明的另一目的是提供上述梯度导电涂层的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种梯度导电涂层，包括高聚物基料、碳材料和固化剂；碳材料为碳黑或碳纳米管；高聚物基料为环氧树脂、不饱和树脂或聚氨酯。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种梯度导电涂层的制备方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，制备碳材料底层：将质量比为1：0.1～0.15：0.005～0.006的高聚物基料、稀释剂和碳材料混合均匀，之后加入固化剂，搅拌3min～5min，得到碳材料底层；

步骤2，对基体表面进行喷砂预处理；

步骤3，将经步骤1后得到的碳材料底层涂刷在步骤2中预处理后的基体表面；

步骤4，制备碳材料中层：将质量比为1：0.1～0.15：0.008～0.009的高聚物基料、稀释剂和碳材料混合均匀，之后加入固化剂，搅拌3min～5min，得到碳材料中层；

步骤5，当步骤3中基体表面的成膜物质10％～30％固化时，将步骤4中得到的碳材料中层涂刷在步骤3中的基体表面；

步骤6，制备碳材料上层：将质量比为1：0.1～0.15：0.009的高聚物基料、稀释剂和碳材料混合均匀，之后加入固化剂，搅拌3min～5min，得到碳材料上层；