铜电解种板包边涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非金属材料领域，具体的说是一种具有高粘结性能、高抗拉性能、剥离强度优良、柔韧性良好的铜电解种板包边涂层材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在铜电解行业，铜电解生产始极片的种板，由于各电解铜厂使用的材质有所不同，为了使析出的始极片易于从种板上剥离，种板的三个边需涂上一层15毫米宽的耐酸绝缘边。
[0003]目前，国内铜电解生产厂家普遍采用的种板包边方法有:塑料夹条包边法，绝缘层抗冲击力强，耐酸性好，但不易修补，使用寿命一般2?3个月，产出铜皮的物理规格较差；石油沥青法，成本低，种板边绝缘、耐酸性好，但粘结力较差，易脱落成锯齿状，抗冲击力小，不易修补，使用寿命只有7?10d，产出铜皮的物理规格差，须增加切边工序；橡胶包边法，绝缘层抗冲击力强，但粘结力差，成本高。在使用过程中绝缘边上容易长“铜瘤”，易造成极间短路并降低铜皮的成张率，必须经常敲打清除“铜瘤”，使用寿命一般I?2个月，产出的铜皮的质量较差；环氧树脂贴布条法，绝缘层耐酸、绝缘性强，但毒性大，成本高，产出铜皮的质量难以保证，使用寿命2?3个月；注射塑料包边法，种板边绝缘性好，抗冲击力强，耐酸，该法制作的种板边使用寿命可达6个月以上，其缺点是种板的加工成本高(两面需加工出不对称的燕尾槽)、注塑机的投资额大，不适于中、小型冶炼厂使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种铜电解种板包边涂层材料，其具有施工简单、维修方便、粘结强度高、耐酸性能突出、绝缘性能好，使用成本低等特性。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为:
甲组分:
聚氨酯改性环氧树脂:30?60份；
纳米二氧化钛:5?10份；
填料:20?60份；
助剂?5份；
乙组分:
固化剂:10?35份。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述纳米二氧化钛的粒径为20?30nm。
[0007]作为本发明的更进一步改进，所述填料为高色素炭黑、金红石型钛白粉、云母粉中的一种或一种以上的混合物。
[0008]作为本发明的更进一步改进，所述助剂为消泡剂、流平剂、气相二氧化硅触变剂、偶联剂中的一种或一种以上按比例搭配而成。
[0009]作为本发明的更进一步改进，所述的固化剂为苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、环氧固化剂中的一种或一种以上按任意比例搭配而成。
[0010]上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂30?60份放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到60?70°C，再分别称取5?10份的纳米二氧化钛、20?60份的填料及I?5份的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用高速分散机进行高速分散I?2h，然后对混合物进行研磨3?5h，直至混合物的细度达到10 μ m以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
(2)称取10?35份的固化剂将其做为乙组分；
(3)涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
[0011]作为本发明的更进一步改进，所述步骤(I)中高速分散机带齿状分散盘，转速为1000 ?1200r/min。
[0012]作为本发明的更进一步改进，所述步骤(I)中对混合物进行研磨时采用三辊研磨机。
[0013]本发明所述的聚氨酯改性环氧树脂由羟基树脂、甲苯二异氰酸酯、聚醚、环氧树脂和助剂按任意比例搭配反应制备而成，其具体制备方法见名称为《一种新型聚合物防腐涂层材料》(授权公告号为CN102181218A)的中国专利。
[0014]在本发明所述的涂层材料组合物中，选用聚氨酯改性环氧树脂作为成膜物质，其优点为粘结强度高、收缩率低、稳定性好、机械强度高；纳米二氧化钛具有极强的粘附力和稳定性；填料的选择主要以耐酸性好的纳米级填料为主，通过级配，使涂层内填料的排列更为紧密，涂层致密性好，硬度高，抗渗透性优良，提高了材料的耐酸性能和机械强度；助剂的作用是使材料获得优异的综合性能。
[0015]本发明的原理是:采用聚氨酯改性环氧树脂的高粘结性、良好的耐化学药品性、较好的耐温性，使材料在具有较高的抗拉、抗剪切强度的同时，有较高的剥离强度和良好的柔韧性；纳米材料的加入，增强了材料的致密性，提高了材料的抗渗透性、耐酸性和电绝缘性的协同效应；助剂的加入，可以提尚材料的综合性能，改善材料的施工性能，克服材料成月旲过程中的弊端。
[0016]通过本发明所述的铜电解种板包边涂层材料，在外观上为粘稠半流动液态状物质；在耐热性方面，液相使用温度不小于90°C，气相使用温度不低于150°C ;在耐介质性方面，对酸、碱、盐、热水、汽油等介质，也都表现良好；在耐腐蚀性试验中每10g试样在20%H2S04中室温浸泡60天损失为0.06g ;抗拉强度测试能够达到50MPa ;抗剪切强度测试能够达到30MPa ;耐磨性(100g.500r)试验中能够达到0.013g ;抗渗透性(g.24h/m2)指标能够达到0.8g.24h/m2;耐阴极剥离性能(1.5V, 65°C /mm)能够达到0.8。
[0017]本发明的有益效果是:该材料是一种固体份含量100%的聚氨酯改性环氧树脂铜电解种板包边材料，具有粘结强度高、抗渗透性良好、耐酸性好，电绝缘性能良好，产出铜皮合格率高、操作简单、易修补、使用周期长的特性。
【具体实施方式】
[0018]以下对本发明的原理和特征进行举例描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0019]下面通过实施例进一步说明本发明。在以下实施例中，只是涂层材料的各组分质量变化，制备材料的方法不变。
[0020]实施例1
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为:
甲组分:聚氨醋改性环氧树脂30kg，纳米二氧化钛5kg，填料29kg，助剂Ikg ；
乙组分:固化剂35kg。
[0021]甲乙组分的总重量为100kg。
[0022]其中的纳米二氧化钛的粒径为20?30nm ;其中的填料由0.5kg高色素炭黑、19kg金红石型钛白粉、9.5kg云母粉混合而成；其中的助剂由0.4kg德谦6800消泡剂、0.2kg德谦810流平剂、0.3kg气相二氧化硅触变剂、0.lkgKH-550偶联剂混合而成；固化剂由15kg苯二甲胺、20kg810环氧固化剂混合而成。
[0023]上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂30kg放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到60°C，再分别称取5kg的纳米二氧化钛、29kg的填料及Ikg的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用带齿状分散盘的高速分散机进行高速分散lh，高速分散机的转速为1000r/min ;然后对混合物采用三辊研磨机研磨3h，直至混合物的细度达到10 μ m以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组分；
(2)称取35kg固化剂将其做为乙组分；
(3)涂层材料的制备，将甲组分和乙组分进行充分混合并静置熟化，形成铜电解种板包边涂层材料。
[0024]实施例2:
一种铜电解种板包边涂层材料，该涂层材料由甲、乙两种组分组成，甲、乙两种组分的组成及重量份为:
甲组分:聚氨醋改性环氧树脂60kg，纳米二氧化钛10kg，填料10kg，助剂5kg ；
乙组分:固化剂15kg。
[0025]甲乙组分的总重量为100kg。
[0026]其中的纳米二氧化钛的粒径为20?30nm ;其中的填料为1kg云母粉；其中的助剂由4kg德谦6800消泡剂、lkgKH-550偶联剂混合而成；固化剂为15kg苯二甲胺。
[0027]上述铜电解种板包边涂层材料的制备方法，包括以下步骤:
(I)制备甲组分，称取聚氨酯改性环氧树脂60kg放置于带有加热功能的搅拌桶中，预热到70°C，再分别称取1kg的纳米二氧化钛、1kg的填料及5kg的助剂，加入至预热好的聚氨酯改性环氧树脂中，用带齿状分散盘的高速分散机进行高速分散2h，高速分散机的转速为1200r/min ;然后对混合物采用三辊研磨机研磨5h，直至混合物的细度达到10 μπι以下，制备所得粘稠半流动液态状混合物为甲组