专利名称：：一种基于TiB<sub>2</sub>的导电涂料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及导电涂料领域，具体为一种基于HB2紛本的导电涂料及其制备方法和应用。技术背景导电涂料是指一类具有导体和半导体功能的涂料，目前已广泛应用于电子电器工业、印刷电路板、开关、海洋防污涂料、电热材料、电磁屏蔽、表面防尘等领域之中。导电涂料按照导电的机理可分为添加型和结构型两种。添加型导电涂料是指将导电的无机粒子或有机抗静电剂加入到非导电的树脂中，禾拥有机树脂的物理机械性能和填料的导电能力；结构型导电涂料是指利用本身或经过"掺杂"之后具有导电功能的高分子材料，直接成膜或与其他有机高分子材料混合。添加型导电涂料是目前使用的主要品种，它的配方一般包括基料、导电填料、溶剂或其他助剂。主要的成膜物包括环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸、醇酸树脂、有机珪、纤维素、氯化聚合物等。导电材茅袍括金属填料(银、钼、铝、锌、锡、不4I4冈等)、炭系填料(石墨、炭黑、碳纤维等)、金属化合物(氧化锡、氧化锌、硫化铁等)、包覆型复合材料(氧化锡包覆的云母、聚合物表面沉积金属等)，抗静电剂。对于添加型导电涂料，炭系填料电性差，耐热耐湿性差，涂层软，不耐磨；金属填料(金、银价格昂贵)容易氧化，导电性不稳定，而且涂层本身不耐腐蚀，金属化合物自身电阻较大，所制备的导电涂料在导电性能上还有待提高。因此，导电性好，稳定性好，耐磨耐蚀的导电涂料的制备成为该领域的技术难题。
发明内容本发明针对以上问题，提出一种基于TiB2,的导电涂料及其制备方法和应用，获得了一种导电性好，稳定性好，耐磨耐蚀的导电涂料，该涂料对碳钢、镁(镁合金)基体表现出良好的防护性能。本发明的技术方案为本发明所提出基于riB2的导电涂料，由成膜物质、导电輸、偶联剂、混合稀释剂和助剂组成，各组分的重量百分比为成膜物质1(M5导电餘沐、偶联剂2(K75;稀释剂3~60;助剂24以上个组分重量之和满足100。其中偶联剂的加入量为导电粉体重量的38%。对于双组分涂料，须加入固化剂配合使用，固化剂与成膜物质的重量比例为(1:2)(1:5)。单组分涂料不需加入固化剂。本发明中，成膜物质可以采用油性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂中的一种。也可釆用水性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂，以及苯丙和硅丙乳液，原料状态为乳液。本发明中，成膜物质釆用油性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂中的一种时，稀释剂单独加入。采用水性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂，以及苯丙和硅丙乳液为成膜物质时，稀释剂存在于树脂乳液中，可在配制过程中加适量的稀释剂进行调节操作。本发明中，油性树脂稀释剂为丁酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚、正丁醇的任两种或多种组成的混合物(按任意重量比)。釆用两种或两种以上稀释剂混合的目的和作用是利用不同溶剂的溶解性能,提高稀释剂对树脂的溶解能力，这样做的好处是可以增强树脂与填料间的良好分散。水性树脂稀释剂为去离子水、乙醇、乙二醇丁醚的任一种或多种组成的混合物(按任意重量比)。本发明中，导电,为riB2紛本(纯度大于98。/。wt,粒径为210pm)为主,碳素类(炭黑、石墨、乙炔黑),为辅。可以完全采用HB2,为导电粉本，若采用碳素类与TiB2的混合物，则碳素类紛本与导电粉体重量比例为((MO):100。其中最佳比例为(10^30):100。本发明中，偶联剂为有机硅烷，也可用钛酸四丁酯偶联剂。助剂依成膜物质选用水性或油性的润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂；按重量比计，助剂中润湿剂占10~20%，分散剂占40^50%,流平剂占20~30%,消泡剂占1(K20%。润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂均为涂辨4页域常用制剂，例如所述润湿剂可以为CF-Ol、或OP-10等；分散剂可以为DP-IOO、DP-150或P-19等;所述流平剂可以为CF1015、CF1018、或CF1017等;所述消泡剂可以为CF1026、CF1028、S-220或SPA-202等。本发明中，依成膜物质的不同，固化剂可选择聚酰胺树脂、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等的一种或多种。本发明中，涂层的涂敷方式为刷涂、喷涂、浸涂均可。本发明中，涂层的固化温度一般为室温(25。C左右)，时间为1830h,若采用加热固化，则温度为5(M0(TC,时间为0.5~111。对于油性的有机硅类树脂，固化温度为300350。C,时间为25h。本发明中，涂层固化后的厚度为1(K100Mm。本发明的制备方法如下1、按上述比例将助剂加入到成膜物质中，用分散机充分搅拌分散。2、将偶联剂、导电,加入到步骤l的混合物中，充分搅拌。3、向步骤2的混合物中加入混合稀释剂，充分搅拌，15一5min取出，得成品涂料。对于双组分涂料，按上述比例向步骤3的混合物中加入固化剂混合均匀配合使用即可。本发明所采用的riB2为一种新型的陶瓷材料，具有优异的物理化学性能高熔点(298(TC)、高硬度(34GPa)、密度为4.52g/ciT^耐磨损、抗酸碱、导电性能优良(p=14.4juQ.cm)、导热性能强(25J/m.s.k)、热膨胀系数小(8.1xl(^m/m.k)，具有良好的化学稳定性和热稳定性能。在12045(TC范围内，TiB2粉末在TG中测定，有轻微增重现象。在此温度范围内多次循环，再无增重现象发生，说明其具有良好的热稳定性。本发明的导电机理为，导电涂料在整个涂层中形成导电网络，电子易通过导电网络的隧道效应自由移动。加入碳素类填料的作用为增强导电网络的隧道效应，提高涂层的电导率。本发明制备的导电涂料，虽温度的升高，电阻率变化不大，说明其具有良好的温度稳定性。本发明的优点1、本发明制备的导电涂料，工艺简单，导电性优良。2、本发明制备的导电涂料，不仅导电性优良，而且硬度高，耐磨性好，对碳钢、镁(镁合金)、铝(铝合金)、铜(铜合金)基体表现出良好的防护性能。3、本发明将兼具导电、机械、耐蚀性能的r必2用于导电涂料的填料，开拓了导电涂料制备的新途径。图1为本发明所用T氾2的扫描电镜照片。具体实施方式实施例1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若釆用单纯的TiB2(纯度大于98。/。wt,粒径为210pm),则电导率为0.5D.cm，导电,若采用TiB2:石墨乙炔黑-l:0.2:0.1的重量配比,则电导率为0.6Q.cm。该涂料(涂层厚度约80Mm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为lOOOh左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为280h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间800h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为880h左右。如图1所示，本发明所用T氾2的扫描电镜照片。实施例2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>将上述原料按比例进行撹拌分散，配制成导电涂料。导电tfr若采用单纯的TiB2,则电导率为0,5acm,导电3^若采用HB2:石墨炭黑-l:0.2:0.1的重量配比，则电导率为l.Oacm。该涂料(涂层厚度约80jam)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为1000h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为280h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间为800h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为880h左右。实施例3与实施例1不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>与实施例l不同之处在于，将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。固化温度为30(K35(TC，固化时间为25小时。导电,若采用单纯的TiB2，则电导率为0.3Q.cm，导电,若采用T1B2:石墨炭黑=1:0.2:0.1的重量配比，则电导率为UD.cm。该涂料(涂层厚度约80nm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为1200h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为320h左右，涂敷销(铝合金)的耐中性盐雾时间为1000h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为880h左右。实施例4与实施例l不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>与实施例l不同之处在于，将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若采用单纯的riB2，则电导率为0.4acm，导电,若采用TiB2:石墨炭黑-l:0.2:0.1的重量配比，则电导率为1.4Cl.cm。该涂料(涂层厚度约80pm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为1000h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为280h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间为800h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为880h左右。实施例5与实施例1不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>与实施例l不同之处在于，将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若釆用单纯的T1B2,则电导率为0.8acm,导电皿若采用riB2:石墨炭黑-l:0.05:0.05的重量配比，则电导率为1.5acm。该涂料(涂层厚度约80ym)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为1000h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为280h左右，涂敷铝(铭合金)的耐中性盐雾时间为800h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为880h左右。实施例6与实施例1不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若采用单纯的TiB2,则电导率为0.8acm，导电旨若采用TiB2:石墨炭黑=1:0.1:0.1的重量配比，则电导率为1.5Q.cm。该涂料(涂层厚度约80nm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为1000h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为280h左右，涂敷铝(钼合金)的耐中性盐雾时间为800h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为880h左右。实施例7与实施例l不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>与实施例l不同之处在于，将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电冊若釆用单纯的TiB2,则电导率为O.Sacm,导电娜若釆用T氾2:石墨炭黑=1:0.2:0.1的重量配比，则电导率为1.5acm。该涂料(涂层厚度约80pm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为1000h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为100h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间为640h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为780h左右。实施例8与实施例l不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>与实施例l不同之处在于，将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若采用单纯的riB2，则电导率为l.OD.cm,导电,若采用TiB2:石墨炭黑=1:0.2:0.1的重量配比，则电导率为1.8acm。该涂料(涂层厚度约80pm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为640h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为100h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间为600h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为780h左右。实施例9与实施例1不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若采用单纯的TiB2,则电导率为l.Oacm,导电餘若采用TiB2:石墨炭黑=1:0.2:0.1的重量配比，则电导率为1.8acm。该涂料(涂层厚度约80um)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为640h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为100h左右，涂敷铝(钼合金)的耐中性盐雾时间为600h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为780h左右。实施例10与实施例1不同之处在于，该导电涂料的基本配方为:<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>将上述原料按比例进行撹拌分散，配制成导电涂料。导电皿若采用单纯的TiB2,则电导率为l.Oacm，导电教，若釆用riB2:石墨炭黑=1:0.2:0.1的重量配比，则电导率为1.9acm。该涂料(涂层厚度约80wm)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为640h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为100h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间为600h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为780h左右。实施例11与实施例l不同之处在子，该导电涂料的基本配方为:原料名称用量(g)纯丙乳液(固含量35%)70导电,26偶联剂(有机珪烷174)2润湿剂(TF-10)0.4分散剂(DP-150)1.0流平剂(CF1018)0.4消泡剂(SPA-202)0.2将上述原料按比例进行搅拌分散，配制成导电涂料。导电,若采用单纯的TiB2，则电导率为l.iacm,导电賴休若釆用riB2:石墨炭黑=1:0.2:0.2的重量配比，则电导率为1.9Q.cm。该涂料(涂层厚度约80ym)涂敷A3碳钢的耐中性盐雾实验时间为640h左右，涂敷镁(镁合金AZ91D)的耐中性盐雾时间为100h左右，涂敷铝(铝合金)的耐中性盐雾时间为600h左右，涂敷铜(铜合金)的耐中性盐雾时间为780h左右。本发明基于TiB2的导电涂料可按如下步骤进行制备(1)按所述比例将助剂加入到成膜物质中，用分散机充分搅拌分散均勻；(2)将偶联剂、导电M加入到步骤1的混合物中，充分搅拌均匀；(3)向步骤2的混合物中加入混合稀释剂，充分撹拌均匀，得成品涂料。对于双组分涂料，按上述比例向步骤3的混合物中加入固化剂混合均勾配合使用即可，固化剂与成膜物质的重量比例为1:21:5,依成膜物质的不同，固化剂可选择聚酰胺树脂、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等的一种或多种。单组分涂料不需加入固化剂。本发明导电涂料涂层的涂敷方式为刷涂、喷涂或浸涂；涂层的固化温度一般为室温或加热固化，室温固化时间为18~30h左右，若采用加热固化，则温度为50~100°C,时间为0.5lh;对于油性的有机珪类树脂，固化温度为30(K35(TC,时间为25h。权利要求1、一种基于TiB2的导电涂料，其特征在于以TiB2粉体为主要导电添加剂、碳素类粉体为辅助添加剂；以油性或水性树脂为成膜物质，制备导电涂料，各组分的重量百分比为成膜物质10～45；导电粉体、偶联剂20～75；稀释剂3～60；助剂2～4；以上个组分重量之和满足100；其中，偶联剂的加入量为导电粉体重量的3～8％。2、按照权利要求1所述的基于HB2的导电涂料，其特征在于导电,为丁氾2,为主，其粒径为210jam,碳素类皿为辅，碳素类,采用炭黑、石墨或乙炔黑；完全釆用T1B2,为导电紛本，或者，釆用碳素类旨与T1B2教嘴的混合物，碳素类粉体与导电纷沐重量比例为(MO:100。3、按照权利要求2所述的基于TiB2的导电涂料，其特征在于碳素类教，与导电紛本重量的优选比例为10~30:100。4、按照权利要求1所述的基于T1B2的导电涂料，其特征在于对于双组分涂料，须加入固化剂配^f吏用，固化剂与成膜物质的重量比例为1:21:5,固化剂选择聚酰胺树脂、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺的一种或多种。5、按照权利要求1所述的基于TiB2的导电涂料，其特征在于成膜物质采用油性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂中的一种；或者釆用水性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂，以及苯丙、硅丙或纯丙乳液，原料状态为乳液。6、按照权利要求5所述的基于T氾2的导电涂料，其特征在于油性树脂稀释剂为丁酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚、正丁醇的任两种或多种组成的混合物；水性树脂稀释剂为去离子水、乙醇、乙二醇丁醚的任一种或多种组成的混合物。7、按照权利要求1所述的基于T氾2的导电涂料，其特征在于偶联剂为有机硅烷或钛酸四丁酯偶联剂。成膜物质导电紛本、偶联剂稀释剂助剂8、按照权利要求1所述的基于TiB2的导电涂料，其特征在于助剂依成膜物质选用水性或油性的润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂；按重量比计，助剂中润湿剂占10~20%,分散剂占4050%，流平剂占2030%,消泡剂占10~20%。9、按照权利要求1所述的基于HB2的导电涂料的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)按所述比例将助剂加入到成膜物质中，用分散机充分搅拌分散均匀；(2)将偶联剂、导电粉体加入到步骤(1)的混合物中，充分搅拌均匀；(3)向步骤(2)的混合物中加入混合稀释剂，充分撹拌均勾，得成品涂料。10、按照权利要求1所述的基于T1B2的导电涂料的应用，其特征在于导电涂料涂层的涂敷方式为刷涂、喷涂或浸涂；涂层的固化温度为室温或加热固化，室温固化时间为1830h,若釆用加热固化，则温度为50^10(TC，时间为0.5lh;对于油性的有机硅类树脂，固化温度为30(K350。C,时间为25h。全文摘要本发明涉及导电涂料领域，具体为一种基于TiB<sub>2</sub>粉体的导电涂料及其制备方法和应用。导电涂料由成膜物质、偶联剂、稀释剂、助剂和固化剂组成，导电助剂主要为TiB<sub>2</sub>粉末与适当比例的碳黑、石墨、乙炔黑等导电粉末。其制备是先按所述比例将助剂加入到成膜物质中，用分散机充分搅拌分散均匀；再将偶联剂、导电粉体加入，充分搅拌均匀；再加入混合稀释剂，充分搅拌均匀，得成品涂料。导电涂料涂层的涂敷方式为刷涂、喷涂或浸涂；涂层的固化温度为室温或加热固化。该发明的优点导电性好，硬度高，耐磨性好，耐腐蚀，对碳钢、镁及镁合金、铝及铝合金、铜及铜合金均表现出良好的防护性能。文档编号C09D5/24GK101148549SQ200610047819公开日2008年3月26日申请日期2006年9月20日优先权日2006年9月20日发明者严川伟,刘建国申请人:中国科学院金属研究所