用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂及封装结构

摘要

本发明提供一种用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂，所述密封剂的组成材料包括环氧树脂、聚酰胺和苯硫醇，所述环氧树脂的质量分数为60％～80％，所述聚酰胺的质量分数为20％～40％，所述苯硫醇的质量分数为5％～15％。该密封剂与金属之间具有良好的结合性能，使得密封剂不易从阳极试样上脱落，同时苯硫醇与聚酰胺以适当的比例复合可以改进材料的耐热性，使得该密封剂在100℃以下保持稳定，超过150℃时发生软化，在实验结束后可方便地通过高温加热与阳极试样分离。而且该密封剂具有良好的抗老化性能，适用于长期的高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试。本发明还提供一种用于牺牲阳极电化学性能测试的封装结构。

说明书

技术领域

本发明涉及腐蚀电化学技术领域，尤其是涉及一种用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂及封装结构。

背景技术

目前，牺牲阳极保护阴极作为一种高效的防腐方式已经广泛应用储罐、地下钢制管道、船舶、电网等领域，尤其是在高温环境下的应用越来越广泛。高温锌阳极的电化学性能测试方法参照GB/T17848牺牲阳极电化学性能测试方法，或DNV RP401海洋平台等牺牲阳极阴极保护设计推荐法则。但目前牺牲阳极的电化学性能的高温测试存在许多问题，特别是在牺牲阳极的封装方面。

传统的牺牲阳极电化学性能测试采用丁基橡胶或硅橡胶等材料对牺牲阳极进行封装，以保证牺牲阳极的暴露面积固定，同时保证铜导电杆不与海水接触。传统的封装方式可以保证牺牲阳极的封装区域不与海水接触，实验结束后可以很容易地去除阳极试样表面的橡胶等材料，方便对牺牲阳极进行称重等操作。但在高温海水中，采用橡胶的封装方式很容易发生橡胶老化等现象，橡胶老化后与阳极试样脱离，从而无法起到保护效果。特别是在长期实验中，橡胶的老化非常严重，故橡胶材料不适用于长期的高温实验。而采用环氧类涂料进行封装的方式虽然可以解决不耐高温的问题，但由于环氧类涂料不易脱落，严重影响阳极试样后期的称重等操作，从而影响实验结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂及封装结构，旨在解决上述背景技术存在的不足，该密封剂具有良好的耐高温和抗老化性能，在进行长期的高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试中，不容易从阳极试样上脱落，从而保持良好的密封效果。在实验结束后，通过将密封剂加热至150℃以上，该密封剂会出现软化现象，很容易与阳极试样分离，即可方便地进行阳极试样的称重等操作。

本发明提供一种用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂，所述密封剂的组成材料包括环氧树脂、聚酰胺和苯硫醇，所述环氧树脂的质量分数为60％～80％，所述聚酰胺的质量分数为20％～40％，所述苯硫醇的质量分数为5％～15％。

进一步地，所述密封剂的组成材料还包括膨胀石墨，所述膨胀石墨的质量分数为0.1～0.5％。

本发明还提供一种用于牺牲阳极电化学性能测试的封装结构，包括密封件、导电杆和阳极试样，所述密封件包括密封套管、上部密封帽和下部密封帽；所述导电杆、所述密封套管和所述上部密封帽均位于所述阳极试样上方，所述上部密封帽与所述阳极试样的顶部贴合固定，所述密封套管的底端与所述上部密封帽密封连接，所述密封套管沿轴向方向设有上下贯穿的中心孔，所述导电杆的底端穿过所述中心孔后与所述阳极试样固定连接；所述下部密封帽位于所述阳极试样下方，所述下部密封帽与所述阳极试样的底部贴合固定；所述上部密封帽与所述阳极试样的接触面、所述下部密封帽与所述阳极试样的接触面以及所述密封套管与所述阳极试样的接触面均通过密封剂密封连接，所述密封剂为以上所述的用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂。

进一步地，所述上部密封帽包括顶板以及由所述顶板的外缘向下延伸形成的第一侧板，所述上部密封帽于所述第一侧板的内部形成第一容置槽，所述阳极试样的顶端插入在所述第一容置槽内，所述顶板的底面与所述阳极试样的顶面之间以及所述第一侧板的内侧壁与所述阳极试样的外侧壁之间均通过所述密封剂密封连接。

进一步地，所述顶板的中部位置设有第一通孔，所述密封套管的底端插入在所述第一通孔中并与所述第一通孔之间螺纹连接。

进一步地，所述下部密封帽包括底板以及由所述底板的外缘向上延伸形成的第二侧板，所述下部密封帽于所述第二侧板的内部形成第二容置槽，所述阳极试样的底端插入在所述第二容置槽内，所述底板的顶面与所述阳极试样的底面之间以及所述第二侧板的内侧壁与所述阳极试样的外侧壁之间均通过所述密封剂密封连接。

进一步地，所述阳极试样顶端的中部位置向下凹陷设有第二通孔，所述导电杆的底端插入在所述第二通孔中并与所述第二通孔之间螺纹连接。

进一步地，所述密封套管、所述上部密封帽和所述下部密封帽的材质均为PP。

进一步地，所述阳极试样的材质为锌，所述导电杆的材质为铜。

进一步地，所述阳极试样为圆柱形结构。

本发明提供的用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂，该密封剂通过一定比例的环氧树脂、聚酰胺和苯硫醇混合制成。其中环氧树脂为基础材料，聚酰胺既可以起到固化环氧树脂的作用，又能够使得密封剂在超过一定温度的高温下出现软化现象。苯硫醇不仅可以起到固化环氧树脂的作用，同时可以增强环氧树脂与金属(阳极试样)的结合力，使得密封剂不易从阳极试样上脱落；同时苯硫醇与聚酰胺以适当的比例复合可以改进材料的耐热性，使得该密封剂在100℃以下保持稳定，超过150℃时发生软化。

本发明提供的用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂具有良好的耐高温和抗老化性能，在进行长期的高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试中，不容易从阳极试样上脱落，从而保持良好的密封效果，使得阳极试样的密封部分不与海水接触发生腐蚀。在实验结束后，通过将密封剂加热至150℃以上，该密封剂会出现软化现象，很容易与阳极试样分离，即可方便地进行阳极试样的称重等操作。

附图说明

图1为本发明实施例中用于牺牲阳极电化学性能测试的封装结构的立体结构示意图。

图2为图1的爆炸结构示意图。

图3为图1的截面示意图。

图4为图1中密封套管安装在上部密封帽上的仰视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的用于牺牲阳极电化学性能测试的封装结构，包括密封件、导电杆1和阳极试样4，该密封件包括密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5。

进一步地，导电杆1、密封套管2和上部密封帽3均位于阳极试样4上方，上部密封帽3与阳极试样4的顶部贴合固定，密封套管2的底端与上部密封帽3密封连接。密封套管2沿轴向方向设有上下贯穿的中心孔21，导电杆1的底端穿过中心孔21后与阳极试样4固定连接。下部密封帽5位于阳极试样4下方，下部密封帽5与阳极试样4的底部贴合固定。上部密封帽3与阳极试样4的接触面、下部密封帽5与阳极试样4的接触面以及密封套管2与阳极试样4的接触面均通过密封剂6密封连接。

具体地，在本实施例中，上部密封帽3与阳极试样4的顶部之间、下部密封帽5与阳极试样4的底部之间以及密封套管2底端的端面与阳极试样4的顶面之间均通过密封剂6密封连接。

进一步地，该密封剂6通过一定比例的环氧树脂、聚酰胺和苯硫醇混合制成。其中，环氧树脂的质量分数为60％～80％，聚酰胺的质量分数为20％～40％，苯硫醇的质量分数为5％～15％。

具体地，环氧树脂为基础材料，聚酰胺既可以起到固化环氧树脂的作用，又能够使得密封剂6在超过一定温度的高温下出现软化现象。苯硫醇不仅可以起到固化环氧树脂的作用，同时可以增强环氧树脂与金属(阳极试样4)的结合力，使得密封剂6不易从阳极试样4上脱落。同时苯硫醇与聚酰胺以适当的比例复合可以改进材料的耐热性，使得该密封剂6在100℃以下保持稳定，超过150℃时发生软化。该密封剂6与金属材料的结合性好，将该密封剂6填充在密封件与阳极试样4之间的空隙中，可有效地防止海水渗入，特别适合长期的高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试。

进一步地，该密封剂6的组成材料还包括膨胀石墨(Expanded Graphite，简称EG)，膨胀石墨的质量分数为0.1～0.5％。

具体地，膨胀石墨用于增加密封剂6的粘稠度，使得密封剂6在涂覆到密封件上时不容易到处流动，更利于密封剂6的固化成型。

具体地，在容器中按比例加入环氧树脂、聚酰胺、苯硫醇和膨胀石墨后，使用玻璃棒搅拌混合均匀即可得到该密封剂6，且该密封剂6在常温下24小时即可固化成型。

具体地，在进行实验时，密封套管2以下的部分置于高温海水中，密封套管2位于高温海水液面的上方，或者密封套管2部分位于高温海水内，即保证整个阳极试样4位于高温海水内且导电杆1不与高温海水接触。通过在上部密封帽3与阳极试样4的顶部之间、下部密封帽5与阳极试样4的底部之间以及密封套管2底端的端面与阳极试样4的顶面之间设置密封剂6，使得上部密封帽3、下部密封帽5和密封套管2均能与阳极试样4密封连接，从而使得阳极试样4的暴露面积固定，方便实验结束后腐蚀率的计算。

进一步地，上部密封帽3包括顶板31以及由顶板31的外缘向下延伸形成的第一侧板32，上部密封帽3于第一侧板32的内部形成第一容置槽33，阳极试样4的顶端插入在第一容置槽33内，顶板31的底面与阳极试样4的顶面之间以及第一侧板32的内侧壁与阳极试样4的外侧壁之间均通过密封剂6密封连接。

进一步地，下部密封帽5包括底板51以及由底板51的外缘向上延伸形成的第二侧板52，下部密封帽5于第二侧板52的内部形成第二容置槽53，阳极试样4的底端插入在第二容置槽53内，底板51的顶面与阳极试样4的底面之间以及第二侧板52的内侧壁与阳极试样4的外侧壁之间均通过密封剂6密封连接。

具体地，通过第一侧板32和第二侧板52将阳极试样4的弯折处(即第一侧板32与顶板31的连接处，以及第二侧板52与底板51的连接处)密封住，即阳极试样4的弯折处不暴露在海水中，使阳极试样4在发生电化学腐蚀时周围的电力线分布更均匀(弯折、转角等不均匀的结构会使得电力线的分布不均匀)，使得阳极试样4的暴露面更均匀地发生腐蚀，从而使实验结果更准确。

进一步地，顶板31的中部位置设有第一通孔311，密封套管2的底端插入在第一通孔311中并与第一通孔311之间螺纹连接，既方便安装，又能够将阳极试样4与高温海水隔绝，防止海水从密封套管2与顶板31的连接处进入上部密封帽3内。

进一步地，阳极试样4顶端的中部位置向下凹陷设有第二通孔41，导电杆1的底端插入在第二通孔41中并与第二通孔41之间螺纹连接。

进一步地，密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5的材质均为PP(polypropylene，聚丙烯)。

具体地，在高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试中，海水的温度一般为80℃(当然，不同测试中海水的温度有所不同)。密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5均采用耐高温的PP材料，PP能够耐酸、碱、盐液以及多种有机溶剂的腐蚀，而且能够在加热至200℃时不发生变形，以防止在进行长期的高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试中发生老化和腐蚀，避免密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5从阳极试样4上脱落，从而保证良好的密封性能。

进一步地，阳极试样4的材质为锌，导电杆1的材质为铜。

一般地，在牺牲阳极电化学性能测试中，导电杆1的一端与阳极试样4电连接，导电杆1的另一端与其它实验装置(图未示)电连接，从而构成回路。阴极一般为铁、铜等金属材料，锌的金属活动性要高于铁和铜，从而作为阳极发生腐蚀，保护作为阴极的铁或铜等材料。

进一步地，阳极试样4为圆柱形结构。

具体地，圆柱形结构可使阳极试样4在发生电化学腐蚀时周围的电力线分布更均匀，使得阳极试样4的暴露面更均匀地发生腐蚀，从而使实验结果更准确。

具体地，该封装结构的封装方式为：

1、将导电杆1与阳极试样4的表面用酒精清理干净后置于干燥位置处晾干；

2、将环氧树脂、苯硫醇、聚酰胺和膨胀石墨按照配方比例混合均匀配制成密封剂6，然后将密封剂6均匀地涂抹在密封件内部与阳极试样4的接触面上，即将密封剂6涂抹在上部密封帽3的内表面、下部密封帽5的内表面以及密封套管2底端的端面上；

3、将阳极试样4的底部置于第二容置槽53内，同时将阳极试样4的顶部置于第一容置槽33内，在常温下静置24小时，使密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5均与阳极试样4密封固定连接，即可将阳极试样4置于高温海水内进行实验；

4、实验完成后将阳极试样4取出，将阳极试样4表面的腐蚀产物清理干净后再整个放入烘箱中，在160℃下烘干约30min。待密封剂6软化后将阳极试样4取出，然后将密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5与阳极试样4分离，用硬质塑料刀刮去阳极试样4表面残余的密封剂6，即可进行称重操作。

本发明实施例提供的用于牺牲阳极电化学性能测试的密封剂6，该密封剂6通过一定比例的环氧树脂、聚酰胺和苯硫醇混合制成。其中环氧树脂为基础材料，聚酰胺既可以起到固化环氧树脂的作用，又能够使得密封剂6在高温下出现软化现象。苯硫醇不仅可以起到固化环氧树脂的作用，同时可以增强环氧树脂与金属(阳极试样4)的结合力。同时苯硫醇与聚酰胺以适当的比例复合可以改进材料的耐热性，使得该密封剂6在100℃以下保持稳定，而超过150℃时发生软化，从而使得密封剂6在实验过程中不易从阳极试样4上脱落，保持良好的密封效果，而实验结束后通过高温加热能够方便地与阳极试样4分离，即可方便地进行阳极试样4的称重等操作。

同时，本发明实施例中密封套管2、上部密封帽3和下部密封帽5的材质均采用耐高温、耐腐蚀的PP，同时密封剂6具有良好的耐高温和抗老化性能，可进行长期的高温环境下的牺牲阳极电化学性能测试。

实例：在进行长期的牺牲阳极电化学性能测试中，分别称取环氧树脂175g，苯硫醇35g，聚酰胺90g，配制成300g的密封剂6。同时采用本发明实施例所描述的封装方式，共测试10个阳极试样4，其中阳极试样4的材质为锌。在60℃的海水中进行约一年的自放电法电化学性能实验。实验过程中密封剂6稳定，上部密封帽3、密封套管2和下部密封帽5未出现脱落，去除上部密封帽3和下部密封帽5后发现阳极试样4的封装部分无腐蚀，涂覆的密封剂6能够清除干净，不影响电化学性能测试。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。