碳纳米管导电涂料的制作方法

文档序号:16544843发布日期:2019-01-08 20:47阅读:666来源:国知局

本发明属于涂料技术领域,具体涉及一种碳纳米管导电涂料。



背景技术:

导电涂料是伴随现代科学技术而迅速发展起来的一种特种功能涂料,导电涂料通过喷涂、刷涂方法和涂布工艺涂于非导电基底材料,使之具有传导电流和排除积累静电荷功能,涂料形成的涂层电导率一般大于10s/m。目前导电涂料已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。

导电涂料一般由树脂、导电填料、助剂和溶剂组成,导电填料是导电涂料的重要组成部分,常用的导电填料主要有碳系填料、金属系填料、金属氧化物系填料和复合系填料。碳系填料有炭黑、石墨等,其缺点是色彩单调且颜色较深,无法制备浅色导电涂料;金属系填料(如金、铜、镍等)易于氧化生成不导电的金属氧化物,导电性能不稳定,容易沉降,耐腐蚀性能差,其应用受到限制;复合系导电填料是以价廉、质轻的材料(如玻璃、石墨等)作为基底或芯材,在其表面包覆一层或几层化学稳定性好、耐腐蚀性强、电导率高的导电物质(如金、镍等)而得到的复合材料。

掺杂型导电涂料是指以高分子为基础加入导电组分,利用导电组分的导电性,使涂层具有较高的电导率,一般在10~12s/m以上。掺杂型导电涂层既有导电性,同时又具有高分子自身的优异特性,可以在较大范围内调节涂料的电学和力学性能简单易行,可广泛的应用。自第一次成功制备的单层石墨烯至今,石墨烯已经成为材料界的研究热点。石墨烯有着非常独特的性能:超大的比表面积,理论值为2630m2/g,力学性能优异,热导率为5300w/(m﹒k),载流子迁移率达200000cm2v-1s-1,超过商用硅片迁移率的10倍以上,具有比银还高的导电率(106s/cm);几乎完全透明,对光只有2.3%的吸收。石墨烯作为导电组分可提高导电材料性能,拓宽导电材料的应用领域。但是由于单个片层的石墨烯具有非常大的表面积,在配制导电涂料的过程中,石墨烯极易出现团聚,影响其导电性和透光性,应用受到了极大的限制;并且石墨烯作为导电填料其在耐腐蚀、耐老化性能方面不是很好。



技术实现要素:

本发明提出一种碳纳米管导电涂料,该碳纳米管导电涂料不仅具有很好的耐盐雾腐蚀性能,还提高了涂料的附着性能。

本发明的技术方案是这样实现的:

一种碳纳米管导电涂料,按照重量份数计算,包括以下组分:

丙烯酸树脂60~70份、环氧树脂10~30份、改性石墨烯1~3份、碳纳米管4~8份、分散剂0.6~2.4份、固化剂2~4份、消泡剂0.1~1份及溶剂80~160份;所述改性石墨烯主要由石墨烯、马来酸、壳聚糖、导电炭黑、氯化锡及三氯氧磷制备得到。

优选地,所述改性石墨烯的制备方法包括以下步骤:

1)按照重量份数计算,称取石墨烯30~40份、马来酸8~16份、壳聚糖2~4份、导电炭黑4~8份、氯化锡1~3份及三氯氧磷3~6份;

2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液,然后将石墨烯加入其中,再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液;

3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与导电炭黑搅拌分散后,升温至40~60℃再加入三氯氧磷保温30~60min,然后过滤将滤物进行干燥即可。

优选地,所述分散剂为十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵、十八烷基二甲基羟乙基过氯酸铵、氯化十二烷基二甲基苄基铵与溴化双十八烷基二甲基铵中的一种或者多种。

优选地,所述消泡剂为聚醚类消泡剂或者聚硅氧烷消泡剂。

优选地,所述溶剂选自乙醇、丙酮、二甲苯、环己烷、环己酮与乙酸乙酯中的一种或者多种。

优选地,所述固化剂为咪唑、2-甲基咪唑与2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或者多种。

本发明的碳纳米管导电涂料的制备方法,包括以下步骤:

1)按照配比称取丙烯酸树脂60~70份、环氧树脂10~30份、改性石墨烯1~3份、碳纳米管4~8份、分散剂0.6~2.4份、固化剂2~4份、消泡剂0.1~1份及溶剂80~160份备用;

2)先将部分丙烯酸树脂、碳纳米管与全部改性石墨烯混合均匀,再用球磨机进行球磨得到分散液;

3)将余下丙烯酸树脂、环氧树脂、分散剂与部分溶剂混合,再用球磨机进行球磨得到一级涂料;

4)将步骤2)的分散液、步骤3)的一级涂料及余下组分进行混合搅拌,超声振荡20~40min,即可。

本发明的有益效果:

本发明的碳纳米管导电涂料选用主要由石墨烯、马来酸、壳聚糖、导电炭黑、氯化锡及三氯氧磷制备得到改性石墨烯,不仅保留了石墨烯的导电性能,还对石墨烯的表面改性,提高了其耐盐雾性能;改性后的石墨烯其与碳纳米管协调作用,与仅仅是为改性的石墨烯与碳纳米管相比,附着力由2级提高至0级。

本发明的碳纳米管导电涂料形成的导电涂层,用gt-y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达50克/升的氯化钠溶液、70毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试,表面电阻仅增大了4.8~7.5%。

具体实施方式

实施例1

改性石墨烯的制备方法包括以下步骤:

1)按照重量份数计算,称取石墨烯30份、马来酸8份、壳聚糖4份、导电炭黑8份、氯化锡1份及三氯氧磷3份;

2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液,然后将石墨烯加入其中,再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液;

3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与导电炭黑搅拌分散后,升温至40℃再加入三氯氧磷保温60min,然后过滤将滤物进行干燥即可。

实施例2

改性石墨烯的制备方法包括以下步骤:

1)按照重量份数计算,称取石墨烯40份、马来酸16份、壳聚糖2份、导电炭黑4份、氯化锡3份及三氯氧磷6份;

2)将马来酸溶于水制备得到马来酸水溶液,然后将石墨烯加入其中,再加入氯化锡进行搅拌分散得到分散液;

3)向步骤2)的分散液中加入壳聚糖与导电炭黑搅拌分散后,升温至60℃再加入三氯氧磷保温30min,然后过滤将滤物进行干燥即可。

实施例3

一种碳纳米管导电涂料,按照重量份数计算,包括以下组分:

丙烯酸树脂65份、环氧树脂20份、实施例1的改性石墨烯2份、碳纳米管6份、十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵1.6份、2-甲基咪唑3份、聚醚类消泡剂0.6份及丙酮120份。

碳纳米管导电涂料的制备方法:

1)先将部分丙烯酸树脂、碳纳米管与全部改性石墨烯混合均匀,再用球磨机进行球磨得到分散液;

2)将余下丙烯酸树脂、环氧树脂、十八烷基二甲基羟乙基硝酸铵与部分丙酮混合,再用球磨机进行球磨得到一级涂料;

3)将步骤1)的分散液、步骤2)的一级涂料及余下组分进行混合搅拌,超声振荡30min,即可。

本实施例的碳纳米管导电涂料形成的导电涂层,测得电导率1.21×102s/cm;用gt-y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达50克/升的氯化钠溶液、70毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试,表面电阻仅增大了6.1%。按照gb/t9286测定,其附着力等级为0级。

实施例4

一种碳纳米管导电涂料,按照重量份数计算,包括以下组分:

丙烯酸树脂60份、环氧树脂30份、实施例2的改性石墨烯1份、碳纳米管4份、氯化十二烷基二甲基苄基铵0.6份、咪唑2份、聚醚类消泡剂0.1份及乙醇100份。

本实施例的碳纳米管导电涂料形成的导电涂层,测得电导率0.93×102s/cm;用gt-y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达50克/升的氯化钠溶液、70毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试,表面电阻仅增大了7.5%。按照gb/t9286测定,其附着力等级为0级。

实施例5

一种碳纳米管导电涂料,按照重量份数计算,包括以下组分:

丙烯酸树脂62份、环氧树脂10份、实施例1的改性石墨烯3份、碳纳米管6份、溴化双十八烷基二甲基铵2份、2-乙基-4-甲基咪唑4份、聚硅氧烷消泡剂0.4份及丙酮110份。

本实施例的碳纳米管导电涂料形成的导电涂层,测得电导率1.28×102s/cm;用gt-y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达50克/升的氯化钠溶液、70毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试,表面电阻仅增大了4.8~7.5%。按照gb/t9286测定,其附着力等级为0级。

实施例6

一种碳纳米管导电涂料,按照重量份数计算,包括以下组分:

丙烯酸树脂70份、环氧树脂20份、实施例2的改性石墨烯2份、碳纳米管8份、溴化双十八烷基二甲基铵2.4份、2-乙基-4-甲基咪唑3份、聚硅氧烷消泡剂1份及乙醇160份。

本实施例的碳纳米管导电涂料形成的导电涂层,测得电导率1.31×102s/cm;用gt-y-60型盐雾测试机在35℃下、以浓度达50克/升的氯化钠溶液、70毫升/小时的喷雾量喷雾10小时后测试,表面电阻仅增大了4.8%。按照gb/t9286测定,其附着力等级为0级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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