一种抗静电粉末涂料及其制备方法、应用与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种抗静电粉末涂料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、静电是由接触或摩擦等产生的电荷聚集的现象；日常生活中，气候、环境、物理等影响均会产生静电，静电的存在给金属器件带来危害，出现仪器故障等缺陷，或是等发生燃烧或爆炸等严重危害。

2、抗静电涂料是指涂于底材上，具有传导电流和消除累积的静电荷能力的一类功能性涂料，常由导电填料、树脂、固化剂、填料和助剂等原料组成。而随着技术的高速发展，抗静电涂料在电子电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到广泛的应用。

3、但是，现有抗静电粉末涂料得到的涂层自身的抗静电性较差，抗静电因子在粉末涂料、涂层中的分配和兼容效果差，导致实际的抗静电效果以及涂层的力学性能不理想；且在静电产生较为频繁的地区进行使用时，防护效果较差，仍然出现静电现象，导致无法有效长期的防护；上述抗静电粉末涂料的缺陷，导致其应用具有一定的局限性，仍需要进行进一步的开发和研究。

技术实现思路

1、本发明基于对上述技术问题的解决，从而提供了一种抗静电粉末涂料及其制备方法、应用。

2、本发明提供的抗静电粉末涂料得到的涂层具有优异的抗静电效果，同时还兼具优异的力学性能。

3、一方面地，本发明提供一种抗静电粉末涂料，制备原料以质量份计，包括：20-35份环氧树脂、18-32份丙烯酸树脂、5-10份固化剂、4-8份抗静电复合因子、1-4份分散剂、1-3份流平剂、10-16份填料、1-2.5份消泡剂。

4、作为优选地，所述环氧树脂在所述抗静电粉末涂料的质量份为20、22、24、25、26、28、30、32、34、35份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。

5、作为优选地，所述丙烯酸树脂在所述抗静电粉末涂料的质量份为18、20、22、24、25、26、28、30、32份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。

6、作为优选地，所述固化剂在所述抗静电粉末涂料的质量份为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。其中，所述固化剂为异氰酸酯类固化剂。所述异氰酸酯类固化剂包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。

7、作为优选地，所述抗静电复合因子在所述抗静电粉末涂料的质量份为4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。

8、作为优选地，所述抗静电复合因子是使用质量比为(1.5-2.5)：1的聚(苯并二呋喃二酮)和预处理的铝粉，经过偶联剂混合物处理，浓缩，干燥得到。

9、作为优选地，所述预处理的铝粉的制备是包括使用过氧化氢水溶液处理铝粉得到的。

10、作为优选地，所述预处理的铝粉的制备包括如下步骤：将粒径低于20微米的铝粉加入质量浓度为0.02％-0.15％的过氧化氢水溶液中，搅拌0.1-3小时，沥干，得到所述预处理的铝粉。

11、作为优选地，所述铝粉的粒径低于15微米、低于10微米、低于5微米、低于2微米或低于1微米。

12、作为优选地，所述铝粉与过氧化氢水溶液的质量比为1：(3-15)、1：(4-14)、1：(5-13)、1：(6-12)或1：(7-11)。

13、作为优选地，所述过氧化氢水溶液的质量浓度为0.02％-0.15％、0.03％-0.14％、0.04％-0.13％、0.05％-0.12％或0.06％-0.11％.

14、作为优选地，所述搅拌转速为60-1000转/分、100-1000转/分、120-900转/分、150-800转/分或180-500转/分。作为优选地，所述搅拌时间为0.1-2.5小时、0.2-2小时、0.3-1.5小时或0.4-1小时。

15、作为优选地，所述沥干时间为0.3-2小时、0.4-1.8小时、0.4-1.5小时、0.5-1.2小时或0.5-1小时。

16、作为优选地，所述预处理的铝粉的制备包括如下步骤：将粒径低于20微米的铝粉加入相对于铝粉质量(3-15)倍的质量浓度为0.02％-0.15％的过氧化氢水溶液中，以搅拌转速为60-1000转/分搅拌0.1-3小时，沥干0.3-2小时，得到所述预处理的铝粉。

17、作为优选地，所述聚(苯并二呋喃二酮)和预处理的铝粉的质量比还可选择为(1.6-2.5)：1、(1.6-2.4)：1、(1.7-2.3)：1、(1.8-2.3)：1或(1.9-2.3)：1。

18、作为优选地，所述偶联剂混合物含有质量比为1：(1.2-2)的乙烯基三乙酰氧基硅烷和γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷组成的偶联剂a。更优选地，所述乙烯基三乙酰氧基硅烷和γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的质量比还可选择为1：(1.2-1.92)、1：(1.25-1.95)、1：(1.3-1.85)、或1：(1.4-1.8)。

19、作为优选地，所述偶联剂混合物由上述偶联剂a和乙醇水溶液组成。

20、作为优选地，所述偶联剂a和乙醇水溶液的质量比为1：(5-50)、1：(6-45)、1：(7-40)、1：(8-35)、1：(9-30)或1：(10-25)。

21、作为优选地，所述乙醇水溶液的质量浓度为35-75％、40-75％、40-70％、45-70％或50-70％。

22、作为优选地，所述聚(苯并二呋喃二酮)和预处理的铝粉总质量与偶联剂混合物的质量比为1：(5-50)、1：(6-45)、1：(7-40)、1：(8-35)、1：(9-30)或1：(10-25)。

23、作为优选地，所述经过偶联剂混合物处理是在添加偶联剂混合物在搅拌条件下进行搅拌混合的步骤。所述搅拌条件为：搅拌转速为60-1000转/分、100-1000转/分、120-900转/分、150-800转/分或180-500转/分；搅拌时间为0.1-2.5小时、0.2-2小时、0.3-1.5小时或0.4-1小时。

24、作为优选地，所述浓缩为减压浓缩。

25、作为优选地，所述减压浓缩的温度为58-68℃、59-67℃、60-66℃、60-65℃或60-64℃。

26、作为优选地，所述浓缩至浓缩物为浓缩前的质量的6-18％、6-17％、7-16％、7-15％或7-14％。

27、作为优选地，所述干燥为80-105℃进行干燥，还可选择干燥的温度为85-103℃、87-101℃、90-100℃、92-98℃或93-97℃。

28、作为优选地，所述干燥至含水的质量比例低于10％、低于9％、低于8％、低于7％、低于6％或低于5％。

29、作为优选地，所述抗静电复合因子的制备，包括：(1)、将粒径低于20微米的铝粉加入相对于铝粉质量(3-15)倍的质量浓度为0.02％-0.15％的过氧化氢水溶液中，以搅拌转速为60-1000转/分搅拌0.1-3小时，沥干0.3-2小时，得到所述预处理的铝粉；

30、(2)、在质量比为(1.5-2.5)：1的聚(苯并二呋喃二酮)和预处理的铝粉中，添加由质量比为1：(5-50)的偶联剂a和乙醇水溶液组成的偶联剂混合物，在60-1000转/分的搅拌转速下搅拌0.1-2.5小时，在58-68℃温度下减压浓缩，浓缩至浓缩物为浓缩前的质量的6-18％，然后在80-105℃进行干燥至含水量低于10％，得到所述抗静电复合因子；其中，所述偶联剂a由质量比为1：(1.2-2)的乙烯基三乙酰氧基硅烷和γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷组成，所述乙醇水溶液的质量浓度为35-75％。

31、作为优选地，所述分散剂在所述抗静电粉末涂料的质量份为1、1.2、1.5、1.8、2、2.2、2.5、2.8、3、3.2、3.5、3.8、4份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。其中，所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基醇硫酸盐、烷基醇苯磺酸盐中的至少一种。

32、作为优选地，所述流平剂在所述抗静电粉末涂料的质量份为1、1.2、1.5、1.8、2、2.2、2.5、2.8、3份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。其中，所述流平剂为聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种。

33、作为优选地，所述填料在所述抗静电粉末涂料的质量份为10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。其中，所述填料为碳酸钙、钛白粉、硫酸钙、白炭黑、二氧化硅中的至少一种。

34、作为优选地，所述消泡剂在所述抗静电粉末涂料的质量份为1、1.2、1.5、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5份中的任意一个数值或任意两数值之间的范围。其中，所述消泡剂为安息香。

35、另一方面地，本发明提供所述的抗静电粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：步骤i：称取原料；步骤ii：在反应容器中混合原料；步骤iii：投送于挤出机中进行熔融挤出，压片，破碎，筛分，得到所述抗静电粉末涂料。

36、进一步地，所述步骤iii的熔融温度为85-105℃、87-103℃、88-101℃、90-100℃、91-99℃或92-98℃。

37、进一步地，所述步骤iii挤出机的螺杆转速频率为10-120hz、20-100hz、30-90hz、30-80hz或40-70hz。

38、进一步地，所述步骤iii筛分的粒径为80-600目、80-500目、90-400目、100-400目或150-350目。

39、另一方面地，本发明提供所述的抗静电粉末涂料的应用，包括将所述的抗静电粉末涂料制备得到涂层的应用。

40、有益效果

41、本发明使用过氧化氢水溶液处理铝粉得到预处理的铝粉，然后与聚(苯并二呋喃二酮)进行偶联剂混合物进行处理，从而得到抗静电复合因子，与本发明树脂、固化剂等体系制备涂料，赋予涂料优异抗静电性能，同时还赋予涂料较好的力学性能。本发明提供的抗静电粉末涂料得到的涂层具有优异的抗静电效果，同时还兼具优异的力学性能。

42、本发明涂料得到的涂层的表面电导率效果低至1.09×104ω，铅笔硬度测试效果为6h，耐磨性达到29.6mg，正冲击测试通过且反冲击性达到50cm。

43、本发明由0.02-0.15％质量浓度的过氧化氢水溶液预处理铝粉制备的抗静电因子得到的涂料具有非常好的抗静电和铅笔硬度、耐磨性、耐冲击性。

44、本发明体系中使用的聚(苯并二呋喃二酮)和预处理的铝粉在增强涂层抗静电效果上具有促进的关系，且当两者的质量比达到(1.5-2.5)：1范围时，涂料制备得到的涂层抗静电效果最佳。

45、本发明将聚(苯并二呋喃二酮)和预处理的铝粉使用乙烯基三乙酰氧基硅烷和γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷进行联合处理，进增强预处理铝粉等成分与树脂体系兼容性和分散效果，从而整体效果上影响涂层的抗静电和硬度、耐磨和抗冲击能力，产生协同增效的作用，能进一步增强涂料涂层的抗静电和力学性能。特别地，当乙烯基三乙酰氧基硅烷和γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷两者质量比为1：(1.2-2)时，得到的效果最优。

46、本发明涂料的制备方法简单，由本发明制备方法制备的涂料效果优异，具有较好应用前景。