電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材及其制備方法
【專利摘要】電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材及其制備方法，該絲材包括塑料基體和碳材料導(dǎo)電物質(zhì)，其中碳材料導(dǎo)電物質(zhì)在塑料基體中沿軸向連續(xù)分布。該絲材的制備方法，包括以下步驟：(1)將熔融態(tài)或粉末態(tài)塑料基體與碳材料導(dǎo)電物質(zhì)粉末進(jìn)行充分混合得到混合物；(2)將混合物在制絲機(jī)上進(jìn)行制絲得到所述電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材。本發(fā)明的絲材適合于電弧噴涂，能夠應(yīng)用到金屬設(shè)備的防腐耐磨涂層上，從而大大提高金屬設(shè)備的使用壽命。
【專利說(shuō)明】電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及熱噴涂用絲材，具體涉及電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在金屬(例如鋼鐵)制成的工業(yè)設(shè)備(例如容器、管道等)在使用過(guò)程中容易發(fā)生腐蝕和磨損，采用熱噴涂工藝在金屬設(shè)備表面制備一層防腐和/或耐磨涂層能夠有效提高金屬設(shè)備的使用壽命。通常的熱噴涂工藝，例如火焰噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等，都采用粉體作為熱噴涂材料，并且這些熱噴涂設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、附屬設(shè)備多、能耗高、不易于現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)。電弧噴涂設(shè)備具有體積小、效率高、易于現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于金屬絲材的噴涂作業(yè)。由于電弧噴涂需要用絲材作為電極來(lái)產(chǎn)生電弧從而將絲材熔融，因此要求噴涂的絲材必須能夠?qū)щ姟?br> [0003]目前，用于電弧噴涂的絲材包括實(shí)芯絲材和粉芯絲材，實(shí)芯絲材主要包括鋅、鋁及其合金絲材；粉芯絲材包括外皮和內(nèi)芯，外皮為導(dǎo)電金屬，內(nèi)芯為金屬、合金或陶瓷。不管是實(shí)芯絲材還是粉芯絲材，其中都必須含有導(dǎo)電的金屬，而金屬在防腐和耐磨上都存在著很大的不足，特別是在腐蝕環(huán)境中容易產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，因此利用現(xiàn)有的電弧噴涂絲材制備的防腐和耐磨涂層，只能在有限程度上延緩基體的腐蝕和磨損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材及其制備方法，能夠?qū)⑺芰蠎?yīng)用到電弧噴涂涂層中。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，包括塑料基體和碳材料導(dǎo)電物質(zhì)，其中碳材料導(dǎo)電物質(zhì)在塑料基體中沿軸向連續(xù)分布。
[0006]優(yōu)選地，塑料基體包含聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)或它們的改性物；另夕卜，為了改善塑料基體的性能，還可以在塑料基體中摻加交聯(lián)劑等助劑。
[0007]優(yōu)選地，碳材料導(dǎo)電物質(zhì)包括炭黑、石墨、石墨烯和碳納米管中的一種或幾種。
[0008]優(yōu)選地，碳材料導(dǎo)電物質(zhì)占絲材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-50%。
[0009]優(yōu)選地，所述絲材直徑為0.2_5mm。
[0010]優(yōu)選地，所述絲材電阻率在10_8_10_5 Ω.m之間連續(xù)可調(diào)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種上述電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材的制備方法，包括以下步驟:
[0012](I)將熔融態(tài)或粉末態(tài)塑料基體與碳材料導(dǎo)電物質(zhì)粉末進(jìn)行充分混合得到混合物；
[0013](2)將混合物在制絲機(jī)上進(jìn)行制絲得到所述電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材。
[0014]其中，混合物在進(jìn)入制絲機(jī)前或在制絲機(jī)中先被處理成半熔融狀態(tài)，然后再進(jìn)行制絲。
[0015]本發(fā)明通過(guò)在塑料基體中加入碳材料導(dǎo)電物質(zhì)，所制備的絲材能夠適合于電弧噴涂。并且，由于PEEK和PTFE具有較高的熔點(diǎn)(PEEK的熔點(diǎn)為334°C，PTFE的熔點(diǎn)為327°C )、耐酸堿腐蝕以及耐磨損等優(yōu)點(diǎn)，使得制備的導(dǎo)電塑料絲材能夠應(yīng)用到金屬設(shè)備的防腐耐磨涂層上，從而大大提高金屬設(shè)備的使用壽命。另外，PEEK和PTFE都為熱塑性塑料，在制備以及使用過(guò)程中產(chǎn)生的廢料，還可以循環(huán)再次作為原料來(lái)制備本發(fā)明的導(dǎo)電塑料絲材。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以下描述僅用于解釋本發(fā)明而非用于對(duì)其作出任何限制。
[0017]首先通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材的制備方法。
[0018]實(shí)施例1
[0019]將PEEK粉末和導(dǎo)電炭黑粉末按重量比7:3的配比進(jìn)行稱重，其中PEEK粉末和導(dǎo)電炭黑粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(300°C左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為0.5mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為2.7Χ1(Γ5Ω.m。
[0020]實(shí)施例2
[0021]將PEEK粉末和石墨粉末按重量比7:3的配比進(jìn)行稱重，其中PEEK粉末和石墨粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(3 O (TC左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為2.0mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為2.3 X 1(Γ5 Ω.m。
[0022]實(shí)施例3
[0023]將PEEK粉末和石墨烯粉末按重量比7:3的配比進(jìn)行稱重，其中PEEK粉末和石墨烯粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(300°C左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為1.0mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為
2.1Χ1(Γ8Ω.m。
[0024]實(shí)施例4
[0025]將PEEK粉末和石墨烯粉末按重量比9:1的配比進(jìn)行稱重，其中PEEK粉末和石墨烯粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(300°C左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為1.0mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為4.5Χ1(Γ8Ω.m。
[0026]實(shí)施例5
[0027]將PEEK粉末和碳納米管粉末按重量比7:3的配比進(jìn)行稱重，其中PEEK粉末和碳納米管粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(300°C左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為1.5mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為4.7Χ1(Γ8Ω.m。
[0028]實(shí)施例6
[0029]先將PEEK塊體或粉末加熱至熔融態(tài)(350°C左右)，再將導(dǎo)電炭黑粉末加入到熔融態(tài)的PEEK中進(jìn)行混合，其中PEEK與導(dǎo)電炭黑的重量比為5:5，導(dǎo)電炭黑粉末的粒徑在20-200μπι之間；將混合物稍微冷卻后(300°C左右)進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為5mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為2.9 X 1-5 Ω.m。
[0030]實(shí)施例7
[0031]將PTFE粉末和導(dǎo)電炭黑粉末按重量比7:3的配比進(jìn)行稱重，其中PTFE粉末和導(dǎo)電炭黑粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(280°C左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為0.2mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為
2.3Χ1(Γ5Ω.m。
[0032]實(shí)施例8
[0033]將PTFE的塊體或粉末加熱至熔融態(tài)(330°C左右)，再將石墨烯粉末加入到熔融態(tài)的P T FE中進(jìn)行混合，其中P T FE與石墨烯的重量比為7:3，石墨烯粉末的粒徑在20-200μπι之間；將混合物稍微冷卻后(280°C左右)進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為2.5mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為3.9Χ1(Γ8Ω.m。
[0034]實(shí)施例9
[0035]將PEEK粉末、導(dǎo)電炭黑粉末和石墨烯粉末按重量比7:2:1的配比進(jìn)行稱重，上述粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(300°C左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為1.5mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為
3.7Χ1(Γ7Ω.m。
[0036]實(shí)施例10
[0037]將PTFE粉末、石墨粉末和碳納米管粉末按重量比7:1:2的配比進(jìn)行稱重，上述粉末的粒徑均在20-200 μ m之間；然后將上述粉末放入攪拌機(jī)進(jìn)行充分混合，將混合后的混合粉加熱至半熔融狀態(tài)(2 8 (TC左右)，然后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行制絲，擠出機(jī)出絲口的孔徑為1.2mm，擠出的絲材經(jīng)冷卻后纏繞到收絲滾筒上。制得的絲材電阻率測(cè)試結(jié)果為
2.9 X 1(Γ6 Ω.m。
[0038]上述實(shí)施例中的絲材電阻率測(cè)量是采用符合GB3048.2-2007的金屬電阻率測(cè)定儀(型號(hào)為GEST-123)進(jìn)行測(cè)試的。
[0039]通過(guò)以上實(shí)施例制得的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，其中碳材料導(dǎo)電物質(zhì)占絲材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-50 %，在電子顯微鏡下對(duì)制得的絲材進(jìn)行觀察可知，碳材料導(dǎo)電物質(zhì)在塑料基體中沿軸向連續(xù)分布，從而能夠保證絲材的導(dǎo)電性。絲材直徑優(yōu)選為0.2-5mm，絲材的電阻率最高能夠達(dá)到金屬的數(shù)量級(jí)，適合于電弧噴涂。制備的絲材中不含金屬，可應(yīng)用到耐酸堿的場(chǎng)合。塑料基體(PEEK或PTFE)既防腐又耐磨，同時(shí)具有較高的耐溫性(300°C)，因此本發(fā)明制得的絲材通過(guò)電弧噴涂應(yīng)用到工業(yè)設(shè)備上將大大提高設(shè)備的使用壽命。
[0040]在制備絲材的過(guò)程中，發(fā)明人還意外地發(fā)現(xiàn)，在同樣的摻加比例下，采用石墨烯或碳納米管作為導(dǎo)電物質(zhì)所制得的絲材電阻率能夠與金屬(例如銅的電阻率為
1.75 X 1-8 Ω.m)相媲美(為同一數(shù)量級(jí))，比采用導(dǎo)電炭黑或石墨作為導(dǎo)電物質(zhì)所制得的絲材電阻率要低三個(gè)數(shù)量級(jí)(參見實(shí)施例1-5)，甚至在僅摻加10%的石墨烯的情況下，制得絲材的電阻率僅為4.5Χ10_8Ω * m0碳材料導(dǎo)電物質(zhì)摻加量越小，將使得絲材在電弧噴涂時(shí)的可溶性以及與噴涂對(duì)象的結(jié)合性大大提高。
[0041]最后，本發(fā)明的絲材在制備過(guò)程中，可以根據(jù)預(yù)定的電阻率需求以及成本的考慮，來(lái)對(duì)碳材料導(dǎo)電物質(zhì)(例如導(dǎo)電炭黑、石墨、石墨烯和碳納米管)進(jìn)行組合摻加到塑料基體中使用(參見實(shí)施例9-10)，從而能夠得到電阻率在10_8-10_5Ω.πι之間連續(xù)可調(diào)的噴涂絲材，從而適應(yīng)不同的電弧噴涂工藝要求。
【權(quán)利要求】
1.一種電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，包括塑料基體和碳材料導(dǎo)電物質(zhì)，其中碳材料導(dǎo)電物質(zhì)在塑料基體中沿軸向連續(xù)分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，其中塑料基體包含聚醚醚酮或其改性物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，其中碳材料導(dǎo)電物質(zhì)包括炭黑、石墨、石墨烯和碳納米管中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材,其中碳材料導(dǎo)電物質(zhì)占絲材的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，直徑為0.2-5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材，電阻率在10_8-10_5Ω.πι之間連續(xù)可調(diào)。
7.—種如權(quán)利要求1-6所述的電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材的制備方法，包括以下步驟: (1)將熔融態(tài)或粉末態(tài)塑料基體與碳材料導(dǎo)電物質(zhì)粉末進(jìn)行充分混合得到混合物； (2)將混合物在制絲機(jī)上進(jìn)行制絲得到所述電弧噴涂用導(dǎo)電塑料絲材。
【文檔編號(hào)】C23C4/12GK104372281SQ201410490525
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】席君杰, 黃傳兵, 席天宇, 席天岳 申請(qǐng)人:席君杰