专利名称：一种无机抗静电水悬浮液的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无机抗静电水悬浮液的制备方法，具体涉及一种锑掺杂二氧化锡或含有该种物质的浅色粉体的抗静电水悬浮液的制备方法。
近年来，随着电子、通讯、航空、化工、纺织业的蓬勃发展，静电现象和静电问题越来越引起人们的广泛关注。在干燥环境中，穿脱衣裤时，会看到闪烁的星火，听到噼啪的声音；在开启或关闭电视机、计算机时会听到滋滋的声音，这都是人们日常生活中所遇到的最简单的静电放电现象。各种纺织品、塑料制品、电子元器件在贮存和使用时因摩擦等产生的静电荷如没有得到有效的释放，积累到一定程度，轻则造成吸尘、电击，影响制品的外观及性能，重则因静电放电产生火花而导致火灾、爆炸等恶性事故，对人们的生命财产造成危害。所以，研制具有导电抗静电的材料已成为目前国内外研究的一项重要课题。
要使ATO导电粉或ATO浅色导电粉最大发挥出其在导电涂层材料中的功能和性能，关键在于制备具有高度分散性、稳定性和优异抗静电性的水悬浮液。
日本专利JP0479104公布了一种方法，该方法先以化学共沉淀法制出ATO粉，再与Na2SiO3及H2SO4溶液在pH为7时一起搅拌，使ATO表面包覆有一层SiO2，以改善其水分散性及导电性。
日本专利JP0812332公布的方法是在制备ATO粉的同时，加入铝酸或铝酸钠或氯化铝，在pH为4.0～7.0的条件下，化学共沉淀生成含Al的ATO粉。该法虽工艺简单，但滴定终点pH值及其他工艺条件难于控制。
这两种方法总的来说是制备时对ATO粉进行表面改性，以改善其水分散性，但对于用作导电涂层材料时有关ATO粉的抗静电水悬浮液的制备和分散稳定方法未做详细陈述。目前有关于ATO粉或浅色导电粉的制备和应用的文献比较多，但针对ATO粉或浅色导电粉的抗静电水悬浮液的制备及分散稳定的研究却鲜有报导。
本发明的无机抗静电水悬浮液的制备方法包括如下步骤(1)ATO粉或浅色导电粉的表面改性将ATO粉或浅色导电粉配制成固含量5％～30％的水浆，然后进行分散，分散方式可以是砂磨、高速剪切、高速乳化等，然后加入表面改性剂或/和偶联剂，获得一种经过表面改性ATO粉或浅色导电粉的浆料。
所说的表面改性剂为聚合物型表面活性剂，可优选采用PEG(聚乙二醇)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PAA(聚丙烯酸)、或PVA(聚乙烯醇)等。
所说的偶联剂为硅烷偶联剂如KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷，上海耀华化工厂)、KH560(γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，上海耀华化工厂)，或钛酸酯偶联剂如钛酸丁酯。
分散时间为30分钟～2小时；表面改性剂或/和偶联剂的加入量以ATO粉或浅色导电粉计为0.5％～5％；处理温度为室温～100℃，pH为3～10(用弱酸弱碱如醋酸和氨水调节pH)。(2)抗静电水悬浮液的制备在上述经表面处理的浆料中加入分散剂，在pH为3-10(用弱酸弱碱如醋酸和氨水调节pH)的条件下进行分散，即可获得所说的ATO粉或浅色导电粉的水悬浮液。
分散方法可采用湿法研磨(如球磨、砂磨等)、高速剪切或乳化、高压液流粉碎等方式，若采用研磨方式，可以锆珠、氧化铝珠等为球磨介质；所说的分散剂可为电解质类分散剂或高分子超分散剂，可优选采用六偏磷酸钠，十二烷基苯磺酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酸钠或聚乙二醇等中的一种或一种以上。
按照本发明，也可将步骤(1)所获得的浆料经过滤、干燥，加水打浆，然后再按照步骤(2)的方法制备ATO粉或浅色导电粉的水悬浮液。
所制得的水悬浮液具有如下性能(1)ATO水悬浮液的粒径在100nm左右，分散性较好；(2)涂膜的表面电阻较低(2～7×107Ω/□)，抗静电性能优异；(3)稳定性好，可贮存6个月以上而不发生絮凝和分层。
表面电阻测试方法如下将抗静电水悬浮液以醇(如甲醇、乙醇、丙醇或其混合液)稀释(1∶15，体积比)，以浸渍法在载玻片上(25.4×76.2mm)进行镀膜(人工镀膜或机械镀膜)，然后在105℃下烘干，用ZC46A型高阻计测试其表面电阻，以Ω/□表示。
用上述方法制备的抗静电水悬浮液，生产成本低，操作简单，易于工业化生产，可广泛用于纤维、布料的抗静电整理，及塑料、纸张、电子元器件(尤其是显象管或显示器屏幕)的表面抗静涂层。
图2为本发明制得的ATO水悬浮液的透射电镜照片，采用日本JEOL Ltd.的JME-1200EX II(QX2000)型透射电子显微镜测定。
实施例1将90gATO粉加入到1000ml烧杯中，并加入去离子水400ml，高速剪切0.5小时，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，继续分散1小时，温度为40℃，用醋酸调pH为4。
将上述ATO水浆转移到球磨瓶中，用氨水调pH为7，加入0.8mm～1.2mm锆珠，使填充体积达到60％，球磨40小时后，加入六偏磷酸钠0.5g，继续球磨24小时，然后用筛网过滤得到ATO水悬浮液。
从
图1与图2可以看出，ATO粉在水中呈单分散，并且具有枝权型结构，所制得ATO水悬浮液平均粒径为90nm，表面电阻为2～3×107Ω/□。
实施例2将90gATO粉加入到1000ml烧杯中，并加入去离子水400ml，高速乳化0.5小时，加入钛酸丁酯1.0g，继续乳化1小时。温度为40℃，用氨水调pH为7，过滤洗涤，105℃下烘干，粗粉碎。
将上述表面处理的ATO粉打浆后(浆料固含量20％)转移到砂磨机中，加入0.8mm～1.2mm锆珠，使填充体积达到60％，砂磨30min后，加入乙醇胺0.1g，继续砂磨3小时，然后用筛网过滤得到ATO水悬浮液。所制得ATO水悬浮液平均粒径为101nm，表面电阻为3～5×107Ω/□。
实施例3将40gATO粉加入到1000ml烧杯中，并加入去离子水400ml，砂磨分散0.5小时，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，继续分散1小时，温度为40℃，用醋酸调pH为4。
将上述ATO水浆转移到球磨瓶中，用氨水调pH调为7，加入0.8mm～1.2mm锆珠，使填充体积达到60％，球磨40小时后，加入十二烷基苯磺酸钠0.2g，继续球磨24小时，然后用筛网过滤得到ATO水悬浮液。
所制得ATO水悬浮液平均粒径为98nm，表面电阻为2～3×107Ω/□。
实施例4将150gATO粉加入到1000ml烧杯中，并加入去离子水400ml，高速剪切1.0小时，加入KH550 1.0克，继续分散1小时，温度为50℃，用醋酸调pH为6。
将上述ATO水浆转移到球磨瓶中，用氨水调pH为7，加入0.8mm～1.2mm锆珠，使填充体积达到60％，球磨40小时后，加入0.5g六偏磷酸钠，0.1g乙醇胺，继续球磨24小时，然后用筛网过滤得到ATO水悬浮液。
所制得ATO水悬浮液平均粒径为104nm，表面电阻为2～3×107Ω/□。
实施例5将90gATO粉加入到1000ml烧杯中，并加入去离子水400ml，高速剪切1.5小时，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，继续分散1小时，温度为室温，用氨水调pH为9。
将上述ATO水浆转移到高压液流粉碎机中，用醋酸调pH为7，加入焦磷酸钠0.5g，循环20次，压力1500公斤，得到ATO水悬浮液。
所制得ATO水悬浮液平均粒径为106nm，表面电阻为5～7×107Ω/□。
实施例6将90gATO浅色导电粉(二氧化钛为载体)加入到1000ml烧杯中，并加入去离子水400ml，高速剪切0.5小时，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，继续分散1小时，温度为40℃，用醋酸调pH为4。
将上述水浆转移到球磨瓶中，用氨水调pH为7，加入0.8mm～1.2mm锆珠，使填充体积达到60％，球磨40小时后，加入六偏磷酸钠0.5g，继续球磨24小时，然后用筛网过滤得到ATO浅色导电粉的水悬浮液。所制得ATO浅色导电粉的水悬浮液平均粒径为320nm，表面电阻为7～8×108Ω/□。
权利要求
1.一种无机抗静电水悬浮液的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤(1)ATO粉或浅色导电粉的表面改性将ATO粉或浅色导电粉配制成水浆，然后进行分散，再加入表面改性剂或/和偶联剂，获得一种经过表面改性ATO粉或浅色导电粉的浆料；所说的表面改性剂为聚合物型表面活性剂，所说的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂如钛酸丁酯，表面改性剂或/和偶联剂的加入量以ATO粉或浅色导电粉计为0.5％～5％，pH为3～10；(2)抗静电水悬浮液的制备在上述经表面处理的浆料中加入分散剂，在pH为3-10的条件下进行分散，即可获得所说的ATO粉或浅色导电粉的水悬浮液，所说的分散剂为电解质类分散剂或高分子超分散剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的表面改性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸或聚乙烯醇中的一种，所说的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的分散剂为六偏磷酸钠，十二烷基苯磺酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酸钠或聚乙二醇等中的一种或一种以上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分散方法采用湿法研磨、高速剪切或乳化、高压液流粉碎方式。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用研磨方式，以锆珠或氧化铝珠为球磨介质。
6.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，将ATO粉或浅色导电粉配制成固含量5％～30％的水浆，然后进行分散。
7.如权利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，将步骤(1)所获得的浆料经过滤、干燥，加水打浆，然后再按照步骤(2)的方法制备ATO粉或浅色导电粉的水悬浮液。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将步骤(1)所获得的浆料经过滤、干燥，加水打浆，然后再按照步骤(2)的方法制备ATO粉或浅色导电粉的水悬浮液。
全文摘要
本发明公开了一种无机抗静电水悬浮液的制备方法。该方法包括ATO粉或浅色导电粉采用表面改性剂或/和偶联剂的表面改性以及在经表面处理的浆料中加入分散剂进行悬浮液的制备等步骤,获得所说的ATO粉或浅色导电粉的水悬浮液ATO料浆水悬浮液的粒径在100nm左右,分散性较好,涂膜的表面电阻较低(2～7×10
文档编号C09K3/16GK1357590SQ01131908
公开日2002年7月10日 申请日期2001年10月12日 优先权日2001年10月12日
发明者迟艳波, 陈雪花, 吴越, 赵阳, 张健, 胡寿民 申请人:上海博纳科技发展有限公司