一种水基导电涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种水基导电涂料，其特征在于，所述水基导电涂料包括以下重量百分含量的组分：钠基膨润土2～5%、改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料15～20%、乳化剂3～5%、粘结剂1～3%、分散剂2～6%、偶联剂2～5%、去离子水55.5～70%、消泡剂0.1～0.5%。本发明还公开了该水基导电涂料的制备方法，该制备工艺简单，稳定性好，易于实现工业化生产。且制备得到的水基导电涂料具有较好的稳定性，放置7天仍具有98.8%的悬浮性，有利于涂料在金属表面的均匀涂覆。
【专利说明】一种水基导电涂料及其制备方法【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种水基导电涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]导电涂料具有消除静电和电磁屏蔽性能，由成膜物质、导电填料、溶剂和助剂所组成，在油罐内壁导电涂装、电子元件和线路板印刷、电磁波屏蔽等领域具有广阔的应用前
旦
[0003]导电涂料主要分为添加型导电涂料和非添加型导电涂料两种，其中添加型导电涂料占主导地位。目前，添加型导电涂料常用的导电填料主要包括金属系粉体、碳系粉体、金属氧化物系粉体和复合导电粉体。如JP64-30103A公开了一种以金属粉作导电填料的导电涂料的制备方法，金属粉末虽然导电性能优异，但除银粉外，铝、铜等粉末易氧化，耐腐蚀性能较差，而银粉价格较高，另外，金属粉末一般比重大易沉底结块，因此分散性不好；CN1060858A公开了一种以碳黑或石墨为导电填料的导电涂料的制备方法，碳系导电粉末虽然导电性较好，稳定性也不错，但较难均匀分散，在导电涂料的应用受到很大限制；CN102174284B授权了一种以聚苯胺/凹凸棒石粘土为导电填料制备导电涂料的生产方法，该复合导电填料导电性能优良，成本较低，但聚苯胺作为导电填料具有分散性差，易团聚，放置后易产生絮凝等缺陷，虽利用凹凸棒石粘土良好的粘滞性和触变性，可增加涂料的稳定性和可塑性，但两种物质的粘结性较差，涂料的均匀性较差；CN103077765A公开了一种复合导电材料，以凹凸棒石粘土粉末和纳米碳粉通过表面吸附有机化合物制备，该复合材料虽然能够提高亲水性，但由于其结构仍为凹土的层链状结构，在制备水基涂料时稳定性仍较差。·
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种具有较好稳定性的水基导电涂料。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供了一种水基导电涂料，包括以下重量百分含量的组分:钠基膨润土 2~5%、改性凹土 /纳米碳粉复合导电粉料15~20%、乳化剂3~5%、粘结剂I~3%、分散剂2~6%、偶联剂2~5%、去离子水55.5~70%、消泡剂0.1~0.5%。
[0006]其中，乳化剂选用烷基酚聚氧乙烯醚型(0P-10型)或聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂，具有润湿、扩散，抗静电性能。
[0007]粘结剂为甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、硅酸钠(水玻璃)、磷酸钠等，优选甲基纤维素(MC)。
[0008]分散剂为南京霄科纳米陶瓷技术开发有限公司生产自制产品SD-00，主要成分是聚丙烯酸铵。
[0009]偶联剂为丙二醇丁醚，提高导电涂料的漆膜光洁度、平整性。
[0010]消泡剂为二甲基聚硅氧烷，具有较好的消泡能力。[0011]改性凹土 /纳米碳粉复合导电粉料通过以下步骤制备:
(1)称量100g细度为200~400目的凹凸棒石粘土放入800~1000ml蒸馏水中，用浓度为lmol/L的50~100ml盐酸在80~100°C中处理I~3小时，同时搅拌2~4小时制备悬浮液；将处理后的悬浮液加入5~IOmL的复合活性剂，滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6~8,再搅拌2~4小时,静止10小时后,分离出改性凹凸棒石粘土悬浮液；所述复合活性剂包括有机化合物和非离子型表面活性剂，所述有机化合物和非离子型表面活性剂的体积比为1:1~1:2
(2)向上述分离出的改性凹凸棒石粘土悬浮液中加入10~20g纳米碳粉,搅拌10~30min后，离心，过滤回收固体物；
(3)将步骤(2)回收的固体物烘干，研细，即得所述改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料。 [0012]上述有机化合物为有机聚硅氧烷或有机羧酸(如硬脂酸，已二酸等)，优选环氧基聚硅氧烷或硬脂酸。非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂(0P-10)、失水山梨醇脂肪酸酯型活性剂(S80)或吐温-20型活性剂，优选烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂。
[0013]本发明还公开了上述水基导电涂料的制备方法，包括以下步骤:
(1)取去离子水倒入搅拌器中，向其中加入散剂、乳化剂以及偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500~3000转/分，搅拌时间为30~60分钟；
(2)将改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料、钠基膨润土放入到步骤(1)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为I~2小时；
(3)将步骤(2)得到的混合体系加入粘结剂，消泡剂，放入球磨机中以188~250r/min的转速球磨I~3h，将球磨后的料浆经真空去泡后即得所述水基导电涂料。
[0014]本发明相比现有技术具有以下优点:
(I)本发明利用凹土具有特殊纤维状晶体形态的层链状结构，同时利用钠基膨润土在水溶液中易形成空间网状结构，通过凹土、钠基膨润土及分散剂复配作为悬浮剂，使导电涂料中颗粒不易下沉，涂料具有良好的悬浮性，使用过程中不沉淀，提高了涂料的稳定性和涂刷性。
[0015](2)本发明将凹土采用纳米碳粉进行改进制备改性凹土 /纳米碳粉复合导电粉料，通过量子隧道效应能够有效提高粉末导电性能，同时在保证优异导电性能的前提下，能有效降低纳米碳粉的用量，降低了生产成本。
[0016](3)本发明采用0P-10型乳化剂，能够显著提高导电涂料的抗静电性，有利于实现电磁屏蔽效果。
[0017](4)本发明水基导电涂料制备工艺简单，稳定性好，易于实现工业化生产。且制备得到的水基导电涂料具有较好的稳定性，放置7天仍具有98.8%的悬浮性，有利于涂料在金属表面的均匀涂覆。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明水基导电涂料中改性凹土 /纳米碳粉复合导电粉料重量百分含量与涂层表面电阻率的关系曲线图。
【具体实施方式】[0019]下面结合具体实施例对本发明水基导电涂料进行详细说明。
[0020]实施例1
(O改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料的制备:
a、称量100g细度为200~400目的凹凸棒石粘土放入800ml蒸馏水中，用浓度为Imol/L的50ml盐酸在80°C中处理2小时，同时搅拌2小时制备悬浮液；将处理后的悬浮液加入IOmL的有机聚硅氧烷和0P-10复合活性剂，两者体积比为1:1 ;滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6，再用十字搅刀搅拌器以1500转/分搅拌2小时，静止10小时后，分离出改性凹凸棒石粘土悬浮液；
b、向上述分离出的改性凹凸棒石粘土悬浮液中加入IOg纳米碳粉,搅拌IOmin后,将悬浮液在离心机中离心处理3次，每次5分钟，过滤回收固体物；
C、将步骤b回收的固体物在70°C干燥24h，用玛瑙研钵研细，即得所述改性凹土 /纳米碳粉复合导电粉料。
[0021](2)将650ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入20g的分散剂、30g乳化剂以及20g偶联剂，充分搅拌，搅拌时间为40分钟。
[0022](3)将150g凹土 /纳米碳粉复合导电粉料、20g钠基膨润土放入到步骤(2)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为2小时。
[0023](4)将步骤(3)得到的混合体系加入IOg的粘结剂，Ig消泡剂，放入球磨机中以188转/min的转速球磨2h，将球磨后的料浆经真空去泡后得到导电涂料。
[0024]实施例2:
(O按实施例1的方法制备改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料。
[0025](2)将550ml的去离子水倒入搅拌器中，向其中加入60g的分散剂、50g乳化剂以及50g偶联剂，充分搅拌，搅拌时间为60分钟。
[0026](3)将200g凹土 /纳米碳粉复合导电粉料、50g钠基膨润土放入到步骤(2)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为2小时。
[0027](4)将步骤(3)得到的混合体系加入30g的粘结剂，5g消泡剂，放入球磨机中以200转/min的转速球磨3h，将球磨后的料浆经真空去泡后得到导电涂料。
[0028]效果实施例
取实施例一制备的复合导电材料进行导电性能检测，结果如下表所示。
[0029]表1实施例1制备得到的水基导电涂料性能指数。
【权利要求】
1.一种水基导电涂料，其特征在于，所述水基导电涂料包括以下重量百分含量的组分:钠基膨润土 2~5%、改性凹土 /纳米碳粉复合导电粉料15~20%、乳化剂3~5%、粘结剂I~3%、分散剂2~6%、偶联剂2~5%、去离子水55.5~70%、消泡剂0.1~0.5%。
2.根据权利要求1所述的水基导电涂料，其特征在于，所述改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料通过以下步骤制备: (1)称量100g细度为200~400目的凹凸棒石粘土放入800~1000ml蒸馏水中，用浓度为lmol/L的50~100ml盐酸在80~100°C中处理1~3小时，同时搅拌2~4小时制备悬浮液；将处理后的悬浮液加入5~10mL的复合活性剂，滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6~8,再搅拌2~4小时,静止10小时后,分离出改性凹凸棒石粘土悬浮液；所述复合活性剂包括有机化合物和非离子型表面活性剂，所述有机化合物和非离子型表面活性剂的体积比为1:1~1:2 (2)向上述分离出的改性凹凸棒石粘土悬浮液中加入10~20g纳米碳粉,搅拌10~30min后，离心，过滤回收固体物； (3)将步骤(2)回收的固体物烘干，研细，即得所述改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料。
3.根据权利要求2所述的水基导电涂料，其特征在于，所述有机化合物为有机聚硅氧烷或有机羧酸；所述非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂、失水山梨醇脂肪酸酯型活性剂或吐温 -20型活性剂。
4.根据权利要求1或2所述的水基导电涂料，其特征在于:所述乳化剂选用烷基酚聚氧乙烯醚型或聚乙二醇辛基苯基醚型非离子型表面活性剂；所述粘结剂采用甲基纤维素、聚乙烯醇、硅酸钠或磷酸钠；所述分散剂采用SD-OO ;所述偶联剂为丙二醇丁醚；所述消泡剂为二甲基聚硅氧烷。
5.根据权利要求4所述的水基导电涂料，其特征在于:所述粘结剂采用甲基纤维素。
6.一种如权利要求1或2所述水基导电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)取去离子水倒入搅拌器中，向其中加入散剂、乳化剂以及偶联剂，采用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500~3000转/分，搅拌时间为30~60分钟； (2)将改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料、钠基膨润土放入到步骤(1)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为1~2小时； (3)将步骤(2)得到的混合体系加入粘结剂，消泡剂，放入球磨机中以188~250r/min的转速球磨1~3h，将球磨后的料浆经真空去泡后即得所述水基导电涂料。
【文档编号】C09D7/02GK103666000SQ201310703659
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】姚义俊, 刘斌, 蒋晓龙, 李军, 王涛, 库勇昌 申请人:南京信息工程大学