导电粉末涂料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种导电粉末涂料，属于粉末涂料改性【技术领域】。本发明以树脂为基料，以单层石墨烯粉末为导电材料，采用固化剂或固化促进剂固化制得导电粉末涂料，制得的粉末涂料能够实现180-200℃*10～15min/130-150℃*5-15min完全固化；所得导电粉末涂层的电阻率为0.1×10-4～0.2×10-4Ω·m。本发明原料成本较低，导电性能优异，耐油性和附着力好，应用领域广。
【专利说明】导电粉末涂料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导电粉末涂料，属于粉末涂料改性【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 导电涂料是伴随现代科学技术而迅速发展起来的特种功能涂料，至今已有半个多 世纪的发展历史。1948年，美国公布了将银和环氧树脂制成导电胶的专利，这是最早公开的 导电涂料。我国也在20世纪50年代开始研宄和应用导电涂料。近几十年来，导电涂料已 在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。与此相应，导电涂料的 理论研宄也得到迅速发展，并促进了应用技术的日益成熟与完善。
[0003] 导电型粉末涂料是指喷涂于底材上成膜后具有一定传导电流和消散电荷的功能 型粉末涂料，用于消除静电、电磁屏蔽、电加热和防腐蚀，在现代电子、建筑、运输、军事等各 个领域具有广泛的用途。
[0004] 现有掺和型导电粉末涂料，是以绝缘聚合物为主要成膜物质，在其中掺入导电材 料而形成的涂料，它的导电性靠掺入的导电微粒来实现，导电微粒提供自由电子载流子，掺 入的导电材料包括金属粉末（金、银、镍、锌、铝）、非金属粉末（石墨、无定形碳黑）和金属 氧化物（氧化锌、氧化锡），将这些物质掺合到聚合物中，可使聚合物变为半导体。随着导电 材料加入量的增加，导电性越好，电阻率越低，该方法是目前最常用的实际应用方法。
[0005] 导电粉末涂料的使用效果明显，但是，随着工业的日新月异，对导电粉末涂料的要 求也越来越高，早先开发出的导电粉末涂料暴露出的问题也越来越多：以金属粉末（金、 银、镍、锌、铝）为主的导电粉末涂料的导电性好，但其价格昂贵，使用价值不大；碳系粉末 为主的导电粉末涂料的导电性和耐腐蚀性很好，但耐油性和附着力差，并且粉末涂料的颜 色较深。因此有必要开发出新的导电微粒材料来改善目前暴露出的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种导电粉末涂料，其原料成本较低，导电性能优异，耐油性 和附着力好，应用领域广。
[0007] 本发明所述的导电粉末涂料，是以树脂为基料，以单层石墨烯粉末为导电材料，采 用固化剂或固化促进剂固化制得。
[0008] 所述的导电粉末涂料，有以下两种配方：
[0009] 配方（一）：
[0010] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0011] 树脂 54-70% 固化剂 4.1-5.2% 单层石墨烯粉末 0.8-3% 流平剂 0.1-1.5% 安息香 0.3-0.6% 脱气剂 0.2-1% 砂纹剂 0-0.5% 有机膨润土 0-0.5% 抗氧剂 0.5-0.8% 填料 5-30% 颜料 0,8-25%。
[0012] 所述树脂为聚酯树脂，聚酯树脂优选P5086,氰特化工（上海）有限公司生产。
[0013] 所述固化剂为杂环多环氧化合物异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC)，鞍山润德精细化 工有限公司生产。
[0014] 该粉末涂料固化时采用电热鼓风干燥箱加热，固化温度为180?200°C，固化时间 为 10 ?15min〇
[0015] 配方（二）：
[0016] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0017] 树脂 64-90% 固化促进剂 0.1-0.5% 单层石墨烯粉末 0.8-3% 流平剂 0.1-1.5% 安息香 0.3-0.6% 脱气剂 0.2-1% 砂纹剂 0-0.5% 有机膨润土 0-0.5% 抗氧剂 0.5-0.8% 填料 5-30% 颜料 0.8-25%。
[0018] 该粉末涂料固化时采用中波红外脉冲辐照加热，固化温度为130?150°C，固化时 间为5?15min 〇
[0019] 所述树脂为聚酯树脂和环氧树脂。聚酯树脂优选P5086,氰特化工（上海）有限公 司生产；环氧树脂优选双酚A型环氧树脂903H，宏昌电子材料股份有限公司生产。
[0020] 所述固化促进剂为聚酯低温促进剂和超低温环氧固化促进剂的混合物或聚酯低 温固化促进剂。聚酯低温固化促进剂优选TE-230,青岛嘉德瑞工贸有限公司提供；超低温 环氧固化促进剂优选JT-6015A，上海经天新材料科技有限公司生产。
[0021] 所述单层石墨烯粉末，南京先丰纳米材料科技有限公司生产。
[0022] 所述流平剂为分散型丙烯酸酯类流平剂，其有效成分为聚丙烯酸酯与分散载体 SiO2，优选GLP588,宁波南海化学有限公司生产。
[0023] 所述安息香，化学名称为1，2-二苯基-2-羟基-1-乙酮，做消泡用，优选宁波南海 化学有限公司的安息香。
[0024] 所述脱气剂优选德国毕克化学有限公司的CERAFLOUR 961，成分为改性聚乙烯蜡。
[0025] 所述砂纹剂为分级微粉化聚四氟乙烯（PTFE)改性聚乙烯蜡，优选TF-1830,和盈 国际贸易（上海）有限公司提供。
[0026] 所述有机膨润土为有机铵改性蒙脱石有机粘土，优选JF-38,东莞市国梦新材料科 技有限公司生产。
[0027] 所述抗氧剂优选为1010,化学名称为四[β-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸] 季戊四醇酯。
[0028] 所述填料为经过表面处理的新型电子导电功能性半导体填料导电硫酸钡，优选 ECP-B，淄博宏业精细化工有限公司提供。
[0029] 所述颜料为导电炭黑或导电钛白粉，导电炭黑优选HIBLACK 40Β2,赢创德固赛韩 华公司生产；导电钛白粉优选颜钛ECT-200(金红石型），上海颜钛实业有限公司提供。
[0030] 所述导电粉末涂料的制备方法如下：
[0031] 按导电粉末涂料配方称取原料一混料一挤出一压片一冷却一粉碎一磨粉一过筛 分级一对导电粉末涂料进行检测包装一成品。
[0032] 所述导电粉末涂料的涂布固化工艺如下：
[0033] 工件表面前处理一喷涂导电粉末涂料一180-200°C /130-150°C条件下加热流平 并固化一不合格件返修一最终合格工件入库。
[0034] 所得导电粉末涂层的电阻率为0. IX HT4?0.2 XKT4 Ω ·πι。
[0035] 与常规粉末涂料相比，本发明添加了单层石墨烯粉末功能材料。自从石墨烯被首 次制备出来后，其在化学电源、光电子器件和多相催化等领域都得到了广泛关注。石墨烯是 世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2. 3%的光；由于石墨烯优 异的性能，极大的比表面积和较低的生产成本（相对于碳纳米管），非常适合于开发高性能 的复合材料。石墨烯各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就会弯 曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定；石墨烯中的电子 在轨道中运动时，不会因晶格缺陷或掺杂院子而发生散射，由于原子间作用力较强，即使在 常温下周围碳原子间发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。基于以上分析，用单层 石墨烯粉末制备的导电粉末涂料不但导电性优异，而且耐油性和附着力好，克服了现有技 术中存在的难题。
[0036] 本发明中所述的导电粉末涂料，以树脂为基料，以单层石墨烯粉末为导电材料，采 用杂环多环氧化合物异氰尿酸三缩水甘油酯TGIC固化，或根据采用的树脂的种类加入相 应的固化促进剂，并加入其他助剂，经熔融混合，冷却粉碎及过筛得到。通过渗入的单层石 墨烯导电微粒，提供自由电子载流子，可使粉末涂料变为半导体。该种导电粉末涂料喷涂在 铝型材等基材上形成的涂层，既赋予基材良好的表面装饰效果，又可保持其表面的导电性， 还可用于消除静电，电磁屏蔽，电加热和防腐蚀，有很大的应用前景。
[0037] 本发明具有以下有益效果：
[0038] (1)本发明具有配方简单、涂层光泽稳定、耐油性和附着力好、室外耐久性良好等 特点，其应用领域广、生产效率高且节能环保；
[0039] (2)本发明在常规铝型材用粉末涂料和中密度纤维板（MDF)用低温固化粉末涂料 两种范围均可实现导电性，能够实现180-200°C *10?15min/130-150°C *5-15min完全固 化；
[0040] (3)本发明作为耐久保护性装饰广泛地应用于家电设备、木材加工、工程塑料、铝 塑材料等领域，不仅可以起到传统的保护和装饰等作用，还赋予材料导电等功能。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
[0042] 所用原料均为市售产品。
[0043] 实施例1
[0044] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0045] P5086 56% TGIC 4.2% 单层石墨烯粉末 3% GLP588 0.8% 安息香 0.3% CERAFLOUR 961 1% TF-1830 0% JF-38 0%
[0046] 1010 0.5% E( P Fi 9.2% ECT-200 25%。
[0047] 导电粉末涂料固化时采用电热鼓风干燥箱加热，加热温度为180°C，加热时间为 15min〇
[0048] 实施例2
[0049] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0050] TL-3701 69% TGIC 5.2% 单层石墨烯粉末 0.8% GLP588 1% 安息香 0.3% CE RA FLO U R 961 0.4% TF-1830 0% JF-38 0% 1010 0.6% ECP-B 21.8% HIBLACK 40B2 0.9〇/;>。
[0051] 导电粉末涂料固化时采用电热鼓风干燥箱加热，加热温度为200°C，加热时间为 IOmin0
[0052] 实施例3
[0053] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0054] 9037 60% TGIC 4.5% 单层石墨烯粉末 2.8% GLP588 0.1% 安息香 0.3% CERAFLOUR961 0.3% TF-1830 0.09% JF-38 0.31% 1010 0.6% ECP-B 30% ECT-200 1.0% 〇
[0055] 导电粉末涂料固化时采用电热鼓风干燥箱加热，加热温度为190°C，加热时间为 12min〇
[0056] 实施例4
[0057] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0058] 903 H 34% P5086 34% TE-230 0.35% JT-6015A 0.13% 单层石墨烯粉末 1.1% GLP588 1.5% 安息香 0.4% CERAFLOUR 961 0.2% TF-1830 0% JF-38 0% 1010 0.8% ECP-B 23.02% ECT-200 4.5% "
[0059] 导电粉末涂料固化时采用中波红外脉冲辐照加热，固化温度为145°C，固化时间为 IOmin0
[0060] 实施例5
[0061] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0062] E-20 43% SJ3G 43% 30IQ 0.1% DMZ-A 0.27% 单层石墨烯粉末 2.8% GLP588 0.5% 安息香 0.3% CERAFLOUR 961 0.3% TF-1830 0.26% JF-38 0.48% 1010 0.6% ECP-B 7.59% HIBLACK 40B2 0.8%。
[0063] 导电粉末涂料固化时采用中波红外脉冲辐照加热，固化温度为130°C，固化时间为 15min〇
[0064] 实施例6
[0065] 所述的导电粉末涂料，由以下质量百分含量的原料制成：
[0066] KD2UH 40.5% 6051 40.5% XK2105 0.1% T-2210 0,1% 单层石墨烯粉末 1.5% C.LP588 0.5% 安息香 0.6% CERAFLOUR 961 0.2% TF-1830 0.08% JF-38 0.16% 1010 0.7% ECP-B 14.19% HIBLACK 40B2 087% 〇
[0067] 导电粉末涂料固化时采用中波红外脉冲辐照加热，固化温度为150°C，固化时间为 5min〇
[0068] 实施例1-6制得的导电粉末涂料涂膜的性能测试结果如表1所示。
[0069] 表1实施例1-6制得的导电粉末涂料涂膜性能测试结果
[0070]
【权利要求】
1. 一种导电粉末涂料，其特征在于：所述粉末涂料以树脂为基料，以单层石墨烯粉末 为导电材料，采用固化剂或固化促进剂固化制得。
2. 根据权利要求1所述的导电粉末涂料，其特征在于由以下质量百分含量的原料制 成： 树脂 54-70% 固化剂 4.1-5.2% 单层石墨細粉末 0.8-3% 流平剂 0.1-1.5% 安息香 0.3-0.6% 脱气剂 0.2-1% 砂纹剂 0-0.5% 有机膨润土 0-0.5% 抗氧剂 0.5-0.8% 填料 5-30% 颜料 0.8-25%。
3. 根据权利要求2所述的导电粉末涂料，其特征在于：树脂为聚酯树脂。
4. 根据权利要求2所述的导电粉末涂料，其特征在于：固化剂为异氰尿酸三缩水甘油 酯。
5. 根据权利要求2所述的导电粉末涂料，其特征在于：该粉末涂料固化时采用电热鼓 风干燥箱加热，固化温度为180?200°C，固化时间为10?15min。
6. 根据权利要求1所述的导电粉末涂料，其特征在于由以下质量百分含量的原料制 成： 树脂 64-90% 固化促进剂 0.1-0.5% 单层石墨烯粉末 0.8-3% 流平剂 0.1-1.5% 安息香 0.3-0.6% 脱气剂 0.2-1% 砂纹剂 0-0.5% 有机膨润土 0-0.5% 抗氧剂 0.5-0.8% 填料 5-30% 颜料 0.8-25%。
7. 根据权利要求6所述的导电粉末涂料，其特征在于：树脂为聚酯树脂和环氧树脂。
8. 根据权利要求6所述的导电粉末涂料，其特征在于：固化促进剂为聚酯低温促进剂 和超低温环氧固化促进剂。
9. 根据权利要求6所述的导电粉末涂料，其特征在于：该粉末涂料固化时采用中波红 外脉冲福照加热，固化温度为130?150°C，固化时间为5?15min。
10. 根据权利要求1、2或6所述的导电粉末涂料，其特征在于：填料为经过表面处理的 功能性半导体填料导电硫酸钡；颜料为导电炭黑或导电钛白粉。
【文档编号】C09D163/00GK104497809SQ201410851908
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】张剑, 张芳芳, 肖建刚, 陈辉 申请人:山东朗法博粉末涂装科技有限公司