一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、树脂被广泛用于制备各种涂层，然而这些树脂具备绝缘性能，并引起静电放电损害所接触的电子器件。因此，对于电子/电气产品或其他工业领域如航空航天、石油储存、化学工程或任何必须防止粉尘颗粒粘附在表面的地方，通过添加导电聚合物、抗静电剂或导电填料(碳质填料、金属碳填料或金属氧化物填料)以达到抗静电效果。其中，多壁碳纳米管(mwcnts)是一种由sp2杂化的碳原子构成的一维中空碳纳米材料，具有优异的力学、电学和热学性能，在过去的研究中被广泛认为是制备质轻而又具有优异导电性、导热性和力学性能的导电聚合物纳米复合材料的理想填料。

2、目前市面上的大多抗静电功能涂料并未考虑其疏水型，实际应用中涂层表面不可避免地会产生污渍，这可能会降低抗静电功能涂料实际使用的效率和时间。因此，亟需开发出简单易操作的工艺来制备超疏水、抗静电的多功能复合涂料。

技术实现思路

1、本发明提供了一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料及其制备方法和应用，以解决目前涂料存在抗静电和疏水性能不佳的技术问题，提供具有憎水性强、抗静电优异的涂料。

2、为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，包括重量比为100：(8-12)的甲组分和乙组分，所述甲组分包括以下重量份组分：0.5份-0.8份碳纳米管、50份-55份氟硅树脂、12份-29份溶剂a、1份-1.2份乙二醇丁醚、0.6份-0.9份bodea-油酸二乙醇酰胺硼酸酯、4份-5份气相二氧化硅；

3、所述乙组分包括以下重量份组分：45份-55份固化剂、40份-62份溶剂b。

4、通过采用上述方案，本申请选用碳纳米管作为导电填料实现抗静电效果，同时碳纳米管具有良好的强度和刚性，碳纳米管结构中的sp2键，使它拥有比金属钢材料高的强度，同时拥有优异的导电性能，它的电流密度能达到4×109a/cm2；由于碳纳米管之间的管-管接触范德华力，使得它们聚合物基体中会聚集成束或绳，降低了复合涂料的功能特性，通过选用bodea-油酸二乙醇酰胺硼酸酯分散剂来增强对导电填料的分散，分散的均匀性是获得优异力学性能和电学性能的重要因素，同时连接相邻导电颗粒之间的电导率，在复合系统中获得了较高的电导率；

5、此外，选用的氟硅树脂表面能低，具有良好疏水性能，同时通过添加气相二氧化硅来降低涂料表面能和增加涂料表面粗糙度，从而进一步提高涂料疏水性能，由于液滴的滚动特性和超疏水表面的自清洗效果，它很容易去除污垢，以极端的液体排斥力实现涂层腐蚀保护；另一方面由于sio2的体积排斥作用，少量的碳纳米管就可以在氟硅树脂基体中形成致密的三维网络结构，使纳米复合材料具有较高的功能性。

6、作为优选方案，所述甲组分中的碳纳米管为多壁或单壁碳纳米管。

7、作为优选方案，所述溶剂a和溶剂b各自独立地选自丙酮、甲酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种。

8、作为优选方案，所述溶剂a包括重量份为12份-13份的二甲苯和15份-16份的乙酸乙酯，所述溶剂b包括重量份为40份-50份的乙酸乙酯和8份-12份的二甲苯。

9、通过采用上述方案，溶剂a和溶剂b选用乙酸乙酯和二甲苯复配与氟硅树脂的相容性更好，进而提高了聚合物基体的均匀性，改善疏水性能。

10、作为优选方案，所述甲组分还包括重量份为0.1份-10份的色浆。

11、作为优选方案，所述乙组分中的固化剂为异氰酸酯固化剂。

12、作为优选方案，所述气相二氧化硅的平均粒径为14-18nm，比表面积为120-150m2/g。

13、作为优选方案，所述甲组分还包括重量份为0.2份-0.3份的消泡剂、0.2份-0.3份的流平剂和0.08份-0.12份的固化促进剂。

14、为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料的制备方法，包括以下步骤：

15、(1)将甲组份中的溶剂、bodea-油酸二乙醇酰胺硼酸酯加入分散容器中，搅拌均匀后加入乙二醇丁醚，搅拌均匀，随后依次加入碳纳米管、消泡剂和流平剂，搅拌均匀；

16、(2)称取氟硅树脂加入分散容器，搅拌形成均匀分散液，再加入固化促进剂和气相二氧化硅，搅拌分散均匀，用80-100目滤网过滤得到甲组份；

17、(3)将乙组分中的溶剂加入分散容器，搅拌均匀，再加入固化剂混合搅拌，得到乙组份。

18、作为优选方案，使用前，将步骤(2)中配制的甲组份和步骤(3)中配制的乙组分按照配比混合均匀即可。

19、为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料在制备电子、精密仪器、化工、医疗、建筑领域涂层材料中的应用。

20、其中，电子行业对本申请涂料的需求最大，用于射频屏蔽、印刷电路板上的引线电阻，以及电子元件的保护等方面。在精密仪器领域，本申请涂料可以减少静电干扰、减小仪器的误差。在化工行业，本申请涂料可广泛应用于管道、容器等设备的内壁或外壁涂装，可以避免静电引起的火灾和爆炸。医疗行业则可以用于手术室、药房、检测室等场所的静电防护。在建筑行业，本申请涂料可以用于涂装卫生间、地下室等易产生静电的场所，还能起到防污的作用。

21、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

22、1、本申请选用碳纳米管作为导电填料实现抗静电效果，碳纳米管同时具有良好的强度和刚性，通过选用bodea-油酸二乙醇酰胺硼酸酯分散剂来增强对导电填料的分散，避免碳纳米管在聚合物基体中聚集成束或绳，可以获得优异力学性能和电学性能，同时连接相邻导电颗粒之间的电导率，和碳纳米管共同搭建导电网络，在复合系统中获得了较高的电导率。

23、2、本申请通过添加气相二氧化硅来降低涂料表面能和增加涂料表面粗糙度，从而提高涂料疏水性能；另一方面由于sio2的体积排斥作用，少量的碳纳米管就可以在氟硅树脂基体中形成致密的三维网络结构，使纳米复合材料具有较高的功能性。

技术特征：

1.一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，其特征在于，包括重量比为100：(8-12)的甲组分和乙组分，所述甲组分包括以下重量份组分：0.5份-0.8份碳纳米管、50份-55份氟硅树脂、12份-29份溶剂a、1份-1.2份乙二醇丁醚、0.6份-0.9份bodea-油酸二乙醇酰胺硼酸酯、4份-5份气相二氧化硅；

2.如权利要求1所述的，其特征在于，所述溶剂a和溶剂b各自独立地选自丙酮、甲酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，其特征在于，所述溶剂a包括重量份为12份-13份的二甲苯和15份-16份的乙酸乙酯，所述溶剂b包括重量份为40份-50份的乙酸乙酯和8份-12份的二甲苯。

4.如权利要求1所述的一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，其特征在于，所述甲组分还包括重量份为0.1份-10份的色浆。

5.如权利要求1所述的一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，其特征在于，所述乙组分中的固化剂为异氰酸酯固化剂。

6.如权利要求1所述的一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，其特征在于，所述气相二氧化硅的平均粒径为14-18nm，比表面积为120-150m2/g。

7.如权利要求1-6任一所述的一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料，其特征在于，所述甲组分还包括重量份为0.2份-0.3份的消泡剂、0.2份-0.3份的流平剂和0.08份-0.12份的固化促进剂。

8.一种如权利要求7所述的疏水、抗静电碳纳米管功能涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料的制备方法，其特征在于，使用前，将步骤(2)中配制的甲组份和步骤(3)中配制的乙组分按照配比混合均匀即可。

10.一种如权利要求1-7任一所述的疏水、抗静电碳纳米管功能涂料在电子、精密仪器、化工、医疗、建筑领域涂层材料中的应用。

技术总结
本发明公开了一种疏水、抗静电碳纳米管功能涂料及其制备方法和应用，涉及涂料领域。涂料包括甲组分和乙组分，甲组分包括碳纳米管、氟硅树脂、溶剂A、乙二醇丁醚、BODEA‑油酸二乙醇酰胺硼酸酯、气相二氧化硅；乙组分包括固化剂、溶剂B。本申请选用碳纳米管实现抗静电效果，同时具有良好的强度和刚性，选用BODEA‑油酸二乙醇酰胺硼酸酯分散剂来增强对导电填料的分散，可以获得优异力学性能和电学性能，通过添加气相二氧化硅来降低涂料表面能和增加涂料表面粗糙度，从而提高涂料疏水性能；由于Si O2的体积排斥作用，少量的碳纳米管就可以在氟硅树脂基体中形成致密的三维网络结构，使纳米复合材料具有较高的功能性。

技术研发人员：盘思伟,王青,赵耀洪,钱艺华
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15