专利名称：一种抗静电涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及涂料，尤其是一种抗静电涂料及其制备方法。适用于电子设备、容器管道、室内装饰、家具等的涂饰。
背景技术：
关于高分子导电材料的定义，到目前为止国内外尚无统一的标准。广义上，一般将体积电阻率小于1010Ω·cm(或表面电阻率小于1011Ω)的高分子材料统称高分子导电材料，其中又可分为高分子抗静电材料(106～1010Ω·cm)，主要应用于消除静电；高分子半导电材料(100～106Ω·cm)，主要应用于发热、电极、电阻；高分子导电材料(＜100Ω·cm)，主要应用于导电、电磁屏蔽。
从采用的原料的不同和制造方法的差异，又可将高分子导电材料分为结构型(本征型)高分子导电材料和复合型(填加型)高分子导电材料。前者是通过化学合成而得，如70年代以后出现的聚乙炔、聚毗咯、聚噻吩、聚喹啉、聚对苯撑等。目前这类导电材料的成本高，其实用性尚待拓展。后者是将导电物质与高分子材料通过掺和或积层等方法复合而制得，既具有导电功能，又具有高分子材料的优异特性；且成本较低，工艺性好，因而获得了广泛的应用。其中导电涂料是导电高分子材料中的一大类别。
涂料作为一种涂覆在物件表面起保护、装饰等作用的高分子材料，被广泛地应用于金属设备、室内装饰、家具等的涂饰。普通涂料由于其电绝缘性能高，在使用过程中易产生静电积累。有可能导致吸尘严重难于净化而破坏超净化环境，从而影响产品外观或精密仪器的操作；静电放电会使各种精密仪器、电子元器件被击穿而报废；在炸药、煤矿、石油、化工、纺织等行业中，静电放电导致易燃易爆物起火或爆炸，造成巨大的恶性事故。抗静电涂料的应用领域正逐年拓展。
对于涂料静电积累而造成的严重安全隐患，各国都对抗静电涂料的电阻率都有严格的规定。我国国家标准GB15599规定油罐内壁涂料的表面电阻率不大于109Ω，体积电阻率不大于108Ω·cm。GB/T 16906-1997对石油罐导静电涂料电阻率的测定方法也作了详细的规定。随着各种规范、标准制定，抗静电涂料的生产逐渐走向成熟，性能也逐渐提高。这极大的拓展了抗静电涂料的应用领域。
填加型抗静电涂料中使用的导电填料包括金属系、炭系、金属氧化物系。金属系和金属氧化物系导电填料的比重大，大量添加时易沉底结块，不便于施工。炭系采用超细石墨、高结构炭黑等，已有相关专利申请或应用，能满足防静电要求，对涂料物理性能的影响不大。
发明内容
针对上述现状，本发明的目的是提供一种抗静电涂料及其制备方法，旨在通过添加高导电率的生物质炭来制作抗静电涂料，使其抗静电性能与抗静电塑料相当，抗静电性能恒久稳定，不随湿度、时间的变化而变化；原料易获得、工艺简单、成本较低且为可再生原料。
本发明所采用的技术方案是抗静电涂料的主要组成是以导电生物质炭微粒为导电介质，以树脂类粘合剂为基体，其中生物质炭微粒的重量百分比为2～50，余量为树脂类粘合剂和溶剂。
所述粘合剂为聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂。
在所述树脂类粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
所述抗静电涂料的制备方法为生物质炭的生产原料来源于各类木材、竹子和其他草本类植物，原材料在750～1200℃的高温中隔绝空气煅烧5～20小时成为生物质炭，并在球磨机等粉体加工设备中研磨成粒径为5～50μm的粉体微粒，炭微粒在充分压实后测量的体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为2～50的炭微粒，与其余量的树脂类粘合剂、溶剂相混合，可采用喷淋或涂刷等常规施工工艺。
所述溶剂或混合溶剂的百分含量为15～50。
上述制备方法在混合时可再添加重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
本发明的有益效果是第一，使用该涂料对物体表面进行涂装，用量少，而且原材料取材容易，制备成本低，其抗静电性能与抗静电塑料相当；第二，使用本涂料在增加物体的抗静电性能的同时不破坏物体固有的其它性能(如机械力学性能等)；第三，使用该涂料的涂层的抗静电性能恒久稳定，不随湿度、时间的变化而变化；第四，使用该涂料的表面电阻率可以根据需要通过配方改变进行适当的调节。
具体实施例方式
本发明是一种以导电生物质炭为填充料的涂料，该材料主要组成是以导电炭微粒为导电介质，以树脂类粘合剂为基体，其中炭微粒的重量百分比为2～50，余量为树脂类粘合剂和占重量百分比15～50的溶剂。
所述粘合剂可以是聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂。
生物质炭的生产原料来源于各类木材、竹子和其他草本类植物，原材料在750～1200℃的高温中隔绝空气煅烧5小时以上成为生物质炭，并在球磨机等粉体加工设备中研磨成粒径为5～50μm的粉体微粒，炭微粒在充分压实后测量的体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为2～50的炭微粒，与其余量的树脂类粘合剂、溶剂相混合，可采用喷淋或涂刷等常规施工工艺。
当采用树脂类的粘合剂时，在配方中还可加入重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂LD-28(购于扬州立达树脂有限公司)及重量百分比为0.1～1的偶联剂硅烷偶联剂KH550(购于南京翔飞化学研究所)。
涂层的表面电阻率与炭含量、粘合剂种类、炭种类和获取工艺等因素有关。随着炭含量的增加，涂层的表面电阻率随之减小，可使涂层的表面电阻率在109～103Ω之间调节，其中以醇酸树脂的电阻率为最小，酚醛树脂的电阻率为最大。
实施例1以导电竹炭为填充料，以聚氨酯树脂清漆为基体的抗静电涂料制备方法为竹炭生产原料来源于毛竹、绿竹、慈竹或其它竹种，竹子在900℃的高温中隔绝空气煅烧10小时后成为竹炭，将竹炭在球磨机中磨成平均粒径为35μm的竹炭微粒，竹炭的导电性能在充分压实的条件下测量(一般压至原来体积的1/2)，其体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为20～40的竹炭，与其余量的聚氨酯树脂、溶剂相混合，可采用喷淋或涂刷等常规施工工艺。竹炭填充率分别为20％、25％、30％、35％、40％时，其表面电阻率(平均值)分别为7.97kΩ、2.60kΩ、0.61kΩ、0.59kΩ、0.58kΩ，能满足抗静电要求。
实施例2以导电木炭为填充料，以酚醛树脂清漆为基体的抗静电涂料制备方法为木炭生产原料来源于阔叶树种木材，在800℃的高温隔绝空气煅烧20小时后成为木炭，将木炭在球磨机中磨成平均粒径为35μm的木炭微粒，木炭的导电性能在充分压实的条件下测量(一般压至原来体积的1/2)，其体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为20～50的木炭，与其余量的酚醛树脂、溶剂相混合，可采用喷淋或涂刷等常规施工工艺。木炭填充率分别为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％时，其表面电阻率(平均值)分别为32.5MΩ、6.7MΩ、4.6MΩ、108.7kΩ、26.8kΩ、8.1kΩ、4.1kΩ，能满足抗静电要求，但其表面电阻较实施例1大，主要原因由基体材料不同造成。
权利要求
1.一种抗静电涂料，其特征在于该材料主要组成是以导电生物质炭微粒为导电介质，以树脂类粘合剂为基体，其中生物质炭微粒的重量百分比为2～50，余量为树脂类粘合剂和溶剂。
2.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于所述粘合剂为聚氨酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂。
3.根据权利要求2所述的抗静电涂料，其特征在于在所述树脂类粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
4.一种抗静电涂料的制备方法，其特征在于生物质炭的生产原料来源于各类木材、竹子和其他草本类植物，原材料在750～1200℃的高温中隔绝空气煅烧5～20小时成为生物质炭，并在球磨机等粉体加工设备中研磨成粒径为5～50μm的粉体微粒，炭微粒在充分压实后测量的体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为2～50的炭微粒，与其余量的树脂类粘合剂、溶剂相混合，可采用喷淋或涂刷等常规施工工艺。
5.根据权利要求4所述的抗静电涂料的制备方法，其特征在于所述溶剂或混合溶剂的百分含量为15～50。
6.根据权利要求4所述的抗静电涂料的制备方法，其特征是在混合时可再添加重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
全文摘要
本发明涉及一种抗静电涂料及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种抗静电涂料及其制备方法，通过添加高导电率的生物质炭来制备抗静电涂料，使其抗静电性能与抗静电塑料相当，抗静电性能恒久稳定，不随湿度、时间的变化而变化；原料易获得、工艺简单、成本较低且为可再生原料。解决该问题的技术方案是抗静电涂料的主要组成是以导电生物质炭微粒为导电介质，以树脂类粘合剂为基体，其中生物质炭微粒的重量百分比为2～50，余量为树脂类粘合剂和溶剂。本发明可用于电子设备、容器管道、室内装饰、家具等的涂饰。
文档编号C09D161/06GK1715350SQ20051005081
公开日2006年1月4日 申请日期2005年7月21日 优先权日2005年7月21日
发明者邵千钧, 张齐生, 于红卫, 张文标, 张宏 申请人:浙江林学院