本发明涉及一种涂料专用生物质防静电填料的制备方法，属于防静电材料制备领域。
背景技术：
静电放电是日常生活中极其常见的一种现象，在干燥的环境中，有时人体在接触金属物体时会感到有电，偶尔还会看到电火花，这就是静电放电现象，也就是 ESD 现象。静电放电会产生短暂的放电电流和很强的放电磁场，可引起运行的电子设备误动作，甚至内部元器件发生损坏，导致设备丧失功能。减小静电危害的途径之一就是增大电荷消散速率，防止电荷积聚，减小表面电阻率。
涂料大部分是电的不良导体，目前，有金属掺杂的导电涂料。导电涂料中的掺杂成分应具有很好的导电性，一般选择的掺杂成分是银或者铜，但银和铜均为贵重金属，制备成本较高。同时，金属导电涂料的耐氧化性很差，使用时间长了铜粉、银粉易形成氧化层，掺杂物质的导电性发生改变，使它从导体变成绝缘体，从而失去或降低了导电性能。碳系填料具有优越的耐候性和耐化学品性，成本低，来源丰富，如用量得当，对涂料的物理性能影响不大，故碳系导电填料在防静电涂料中应用最为广泛。但是碳系粒子间有较强凝聚力，他和有机高分子等涂料基体间亲和力弱，很难在涂料中均匀分散和混合，而且目前常见的碳系导电填料为石墨和碳黑，他们都是以不可再生的石油化石能源为原料，而生物质碳材料的导电性弱，因此制备一种高效的生物质炭防静电填料具有极佳的应用前景。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对目前碳系防静电粒子间有较强凝聚力，它和有机高分子等涂料基体间亲和力弱，很难在涂料中均匀分散和混合，而且目前常见的碳系导电填料为石墨和碳黑，他们都是以不可再生的石油化石能源为原料，而生物质碳材料的导电性弱的缺陷，提供了一种涂料专用生物质防静电填料的制备方法。该方法以核桃壳为原料，经含镍溶液浸泡后炭化，再和番薯生姜液复配微生物改性后即得生物质防静电填料，本发明通过镍基溶液浸泡使核桃壳粉负载镍离子，并以其作催化剂进行炭化，可以提高生物质炭的导电性，解决了传统生物质碳材料导电性弱的问题，经富含各种活性官能团的红薯生姜混合液和微生物对核桃壳炭进行改性，增加其表面官能团数量，从而提高生物质炭在涂料基体中的分散性，又弥补了碳系防静电粒子间有较强凝聚力，很难在涂料中均匀分散和混合的缺陷，具有极佳的防静电性能。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取1～2kg核桃壳放入气流粉碎机中粉碎15～20min后转入球磨机中，按球料比为20:1向球磨机中加入不锈钢球磨珠，继续球磨50～70min后过200目标准筛，得到核桃壳粉末；
（2）按固液比为1:10将上述得到的核桃壳粉末浸入质量浓度为40%硝酸镍溶液中，放入超声振荡仪以300～400W功率超声振荡浸渍过夜，浸渍结束后将浸渍混合液倒入卧式离心机，以3000～4000r/min转速离心15～20min，分离得到下层沉淀；
（3）将上述沉淀先放入烘箱，在105～110℃下干燥3～5h，再将干燥后的沉淀移入炭化炉中并向炉中通入氩气直至置换出炉中所有空气，先以5℃/min速率升温至300～400℃预炭化40～60min，再以10℃/min速率程序升温至900～1000℃，保温炭化2～3h后自然冷却至室温，出料，得到纳米核桃壳炭粉末，备用；
（4）称取400～500g红薯去皮洗净，人工切成厚度为1～2mm的薄片，放入清水浸泡过夜去除淀粉，按质量比为1:1:5将生姜片、黄糖和红薯薄片混合后放入铁锅，加入适量蒸馏水直至将混合物完全浸没，加热升温至95～100℃熬煮1～2h，过滤去除滤渣，得到滤液；
（5）按固液比为1:8将备用的纳米核桃壳炭粉末加入到上述滤液中，用磁力搅拌机以200～300r/min转速搅拌混合均匀后得发酵底物并将其转入陶瓷发酵罐中，再向罐中加入发酵底物总质量0.5～2.0%酵母浸膏，用搅拌棒搅拌均匀后放入25～35℃的温室中，保温发酵改性1～2周；
（6）改性结束后取出改性产物，放入高压灭菌器中灭菌30～40min，再用高速离心机以4000～5000r/min转速离心分离得到下层黑色沉淀，放入烘箱在105～110℃下干燥3～5h后出料，包装即得涂料专用生物质防静电填料。
本发明的具体应用方法：按掺入量为10%将本发明制得的生物质防静电填料掺入环氧树脂清漆中，放入混料釜中混合均匀后人工涂刷在油罐内壁，涂刷厚度为2～4mm，经检测，本发明制得的生物质防静电填料电阻率为0.05～0.10Ω·cm，其导电性是普通生物质炭材料导电性的10～15倍，且分散性良好不易团聚，具有极佳的抗静电效果。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的生物质防静电填料原料易得，制备过程简单易操作且成本低廉；
（2）本发明制得的生物质防静电填料电阻率为为0.05～0.10Ω·cm，其导电性是普通生物质炭材料导电性的10～15倍；
（3）本发明制得的生物质防静电填料分散性好，不会发生团聚，具有极佳的抗静电效果。
具体实施方式
称取1～2kg核桃壳放入气流粉碎机中粉碎15～20min后转入球磨机中，按球料比为20:1向球磨机中加入不锈钢球磨珠，继续球磨50～70min后过200目标准筛，得到核桃壳粉末；按固液比为1:10将上述得到的核桃壳粉末浸入质量浓度为40%硝酸镍溶液中，放入超声振荡仪以300～400W功率超声振荡浸渍过夜，浸渍结束后将浸渍混合液倒入卧式离心机，以3000～4000r/min转速离心15～20min，分离得到下层沉淀；将上述沉淀先放入烘箱，在105～110℃下干燥3～5h，再将干燥后的沉淀移入炭化炉中并向炉中通入氩气直至置换出炉中所有空气，先以5℃/min速率升温至300～400℃预炭化40～60min，再以10℃/min速率程序升温至900～1000℃，保温炭化2～3h后自然冷却至室温，出料，得到纳米核桃壳炭粉末，备用；称取400～500g红薯去皮洗净，人工切成厚度为1～2mm的薄片，放入清水浸泡过夜去除淀粉，按质量比为1:1:5将生姜片、黄糖和红薯薄片混合后放入铁锅，加入适量蒸馏水直至将混合物完全浸没，加热升温至95～100℃熬煮1～2h，过滤去除滤渣，得到滤液；按固液比为1:8将备用的纳米核桃壳炭粉末加入到上述滤液中，用磁力搅拌机以200～300r/min转速搅拌混合均匀后得发酵底物并将其转入陶瓷发酵罐中，再向罐中加入发酵底物总质量0.5～2.0%酵母浸膏，用搅拌棒搅拌均匀后放入25～35℃的温室中，保温发酵改性1～2周；改性结束后取出改性产物，放入高压灭菌器中灭菌30～40min，再用高速离心机以4000～5000r/min转速离心分离得到下层黑色沉淀，放入烘箱在105～110℃下干燥3～5h后出料，包装即得涂料专用生物质防静电填料。
实例1
称取1kg核桃壳放入气流粉碎机中粉碎15min后转入球磨机中，按球料比为20:1向球磨机中加入不锈钢球磨珠，继续球磨50min后过200目标准筛，得到核桃壳粉末；按固液比为1:10将上述得到的核桃壳粉末浸入质量浓度为40%硝酸镍溶液中，放入超声振荡仪以300W功率超声振荡浸渍过夜，浸渍结束后将浸渍混合液倒入卧式离心机，以3000r/min转速离心15min，分离得到下层沉淀；将上述沉淀先放入烘箱，在105℃下干燥3h，再将干燥后的沉淀移入炭化炉中并向炉中通入氩气直至置换出炉中所有空气，先以5℃/min速率升温至300℃预炭化40min，再以10℃/min速率程序升温至900℃，保温炭化2h后自然冷却至室温，出料，得到纳米核桃壳炭粉末，备用；称取400g红薯去皮洗净，人工切成厚度为1mm的薄片，放入清水浸泡过夜去除淀粉，按质量比为1:1:5将生姜片、黄糖和红薯薄片混合后放入铁锅，加入适量蒸馏水直至将混合物完全浸没，加热升温至95℃熬煮1h，过滤去除滤渣，得到滤液；按固液比为1:8将备用的纳米核桃壳炭粉末加入到上述滤液中，用磁力搅拌机以200r/min转速搅拌混合均匀后得发酵底物并将其转入陶瓷发酵罐中，再向罐中加入发酵底物总质量0.5%酵母浸膏，用搅拌棒搅拌均匀后放入25℃的温室中，保温发酵改性1周；改性结束后取出改性产物，放入高压灭菌器中灭菌30min，再用高速离心机以4000r/min转速离心分离得到下层黑色沉淀，放入烘箱在105℃下干燥3h后出料，包装即得涂料专用生物质防静电填料。
本发明的具体应用方法：按掺入量为10%将本发明制得的生物质防静电填料掺入环氧树脂清漆中，放入混料釜中混合均匀后人工涂刷在油罐内壁，涂刷厚度为2mm，经检测，本发明制得的生物质防静电填料电阻率为0.05Ω·cm，其导电性是普通生物质炭材料导电性的10倍，且分散性良好不易团聚，具有极佳的抗静电效果。
实例2
称取2kg核桃壳放入气流粉碎机中粉碎18min后转入球磨机中，按球料比为20:1向球磨机中加入不锈钢球磨珠，继续球磨60min后过200目标准筛，得到核桃壳粉末；按固液比为1:10将上述得到的核桃壳粉末浸入质量浓度为40%硝酸镍溶液中，放入超声振荡仪以350W功率超声振荡浸渍过夜，浸渍结束后将浸渍混合液倒入卧式离心机，以3500r/min转速离心18min，分离得到下层沉淀；将上述沉淀先放入烘箱，在108℃下干燥4h，再将干燥后的沉淀移入炭化炉中并向炉中通入氩气直至置换出炉中所有空气，先以5℃/min速率升温至350℃预炭化50min，再以10℃/min速率程序升温至905℃，保温炭化3h后自然冷却至室温，出料，得到纳米核桃壳炭粉末，备用；称取450g红薯去皮洗净，人工切成厚度为2mm的薄片，放入清水浸泡过夜去除淀粉，按质量比为1:1:5将生姜片、黄糖和红薯薄片混合后放入铁锅，加入适量蒸馏水直至将混合物完全浸没，加热升温至98℃熬煮2h，过滤去除滤渣，得到滤液；按固液比为1:8将备用的纳米核桃壳炭粉末加入到上述滤液中，用磁力搅拌机以250r/min转速搅拌混合均匀后得发酵底物并将其转入陶瓷发酵罐中，再向罐中加入发酵底物总质量1.3%酵母浸膏，用搅拌棒搅拌均匀后放入30℃的温室中，保温发酵改性2周；改性结束后取出改性产物，放入高压灭菌器中灭菌35min，再用高速离心机以4500r/min转速离心分离得到下层黑色沉淀，放入烘箱在108℃下干燥4h后出料，包装即得涂料专用生物质防静电填料。
本发明的具体应用方法：按掺入量为10%将本发明制得的生物质防静电填料掺入环氧树脂清漆中，放入混料釜中混合均匀后人工涂刷在油罐内壁，涂刷厚度为3mm，经检测，本发明制得的生物质防静电填料电阻率为0.08Ω·cm，其导电性是普通生物质炭材料导电性的13倍，且分散性良好不易团聚，具有极佳的抗静电效果。
实例3
称取2kg核桃壳放入气流粉碎机中粉碎20min后转入球磨机中，按球料比为20:1向球磨机中加入不锈钢球磨珠，继续球磨70min后过200目标准筛，得到核桃壳粉末；按固液比为1:10将上述得到的核桃壳粉末浸入质量浓度为40%硝酸镍溶液中，放入超声振荡仪以400W功率超声振荡浸渍过夜，浸渍结束后将浸渍混合液倒入卧式离心机，以4000r/min转速离心20min，分离得到下层沉淀；将上述沉淀先放入烘箱，在110℃下干燥5h，再将干燥后的沉淀移入炭化炉中并向炉中通入氩气直至置换出炉中所有空气，先以5℃/min速率升温至400℃预炭化60min，再以10℃/min速率程序升温至1000℃，保温炭化3h后自然冷却至室温，出料，得到纳米核桃壳炭粉末，备用；称取500g红薯去皮洗净，人工切成厚度为2mm的薄片，放入清水浸泡过夜去除淀粉，按质量比为1:1:5将生姜片、黄糖和红薯薄片混合后放入铁锅，加入适量蒸馏水直至将混合物完全浸没，加热升温至100℃熬煮2h，过滤去除滤渣，得到滤液；按固液比为1:8将备用的纳米核桃壳炭粉末加入到上述滤液中，用磁力搅拌机以300r/min转速搅拌混合均匀后得发酵底物并将其转入陶瓷发酵罐中，再向罐中加入发酵底物总质量2.0%酵母浸膏，用搅拌棒搅拌均匀后放入35℃的温室中，保温发酵改性2周；改性结束后取出改性产物，放入高压灭菌器中灭菌40min，再用高速离心机以5000r/min转速离心分离得到下层黑色沉淀，放入烘箱在110℃下干燥5h后出料，包装即得涂料专用生物质防静电填料。
本发明的具体应用方法：按掺入量为10%将本发明制得的生物质防静电填料掺入环氧树脂清漆中，放入混料釜中混合均匀后人工涂刷在油罐内壁，涂刷厚度为4mm，经检测，本发明制得的生物质防静电填料电阻率为0.10Ω·cm，其导电性是普通生物质炭材料导电性的15倍，且分散性良好不易团聚，具有极佳的抗静电效果。