一種水基導電塗料及其製備方法
2023-06-10 12:52:41
一種水基導電塗料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種水基導電塗料，其特徵在於，所述水基導電塗料包括以下重量百分含量的組分：鈉基膨潤土2～5%、改性凹土/納米碳粉複合導電粉料15～20%、乳化劑3～5%、粘結劑1～3%、分散劑2～6%、偶聯劑2～5%、去離子水55.5～70%、消泡劑0.1～0.5%。本發明還公開了該水基導電塗料的製備方法，該製備工藝簡單，穩定性好，易於實現工業化生產。且製備得到的水基導電塗料具有較好的穩定性，放置7天仍具有98.8%的懸浮性，有利於塗料在金屬表面的均勻塗覆。
【專利說明】一種水基導電塗料及其製備方法【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種水基導電塗料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]導電塗料具有消除靜電和電磁屏蔽性能，由成膜物質、導電填料、溶劑和助劑所組成，在油罐內壁導電塗裝、電子元件和線路板印刷、電磁波屏蔽等領域具有廣闊的應用前
旦
[0003]導電塗料主要分為添加型導電塗料和非添加型導電塗料兩種，其中添加型導電塗料佔主導地位。目前，添加型導電塗料常用的導電填料主要包括金屬系粉體、碳系粉體、金屬氧化物系粉體和複合導電粉體。如JP64-30103A公開了一種以金屬粉作導電填料的導電塗料的製備方法，金屬粉末雖然導電性能優異，但除銀粉外，鋁、銅等粉末易氧化，耐腐蝕性能較差，而銀粉價格較高，另外，金屬粉末一般比重大易沉底結塊，因此分散性不好；CN1060858A公開了一種以碳黑或石墨為導電填料的導電塗料的製備方法，碳系導電粉末雖然導電性較好，穩定性也不錯，但較難均勻分散，在導電塗料的應用受到很大限制；CN102174284B授權了一種以聚苯胺/凹凸棒石粘土為導電填料製備導電塗料的生產方法，該複合導電填料導電性能優良，成本較低，但聚苯胺作為導電填料具有分散性差，易團聚，放置後易產生絮凝等缺陷，雖利用凹凸棒石粘土良好的粘滯性和觸變性，可增加塗料的穩定性和可塑性，但兩種物質的粘結性較差，塗料的均勻性較差；CN103077765A公開了一種複合導電材料，以凹凸棒石粘土粉末和納米碳粉通過表面吸附有機化合物製備，該複合材料雖然能夠提高親水性，但由於其結構仍為凹土的層鏈狀結構，在製備水基塗料時穩定性仍較差。·
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種具有較好穩定性的水基導電塗料。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供了一種水基導電塗料，包括以下重量百分含量的組分:鈉基膨潤土 2~5%、改性凹土 /納米碳粉複合導電粉料15~20%、乳化劑3~5%、粘結劑I~3%、分散劑2~6%、偶聯劑2~5%、去離子水55.5~70%、消泡劑0.1~0.5%。
[0006]其中，乳化劑選用烷基酚聚氧乙烯醚型(0P-10型)或聚乙二醇辛基苯基醚型非離子型表面活性劑，具有潤溼、擴散，抗靜電性能。
[0007]粘結劑為甲基纖維素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、矽酸鈉(水玻璃)、磷酸鈉等，優選甲基纖維素(MC)。
[0008]分散劑為南京霄科納米陶瓷技術開發有限公司生產自製產品SD-00，主要成分是聚丙烯酸銨。
[0009]偶聯劑為丙二醇丁醚，提高導電塗料的漆膜光潔度、平整性。
[0010]消泡劑為二甲基聚矽氧烷，具有較好的消泡能力。[0011]改性凹土 /納米碳粉複合導電粉料通過以下步驟製備:
(1)稱量100g細度為200~400目的凹凸棒石粘土放入800~1000ml蒸餾水中，用濃度為lmol/L的50~100ml鹽酸在80~100°C中處理I~3小時，同時攪拌2~4小時製備懸浮液；將處理後的懸浮液加入5~IOmL的複合活性劑，滴加NaOH溶液調整懸浮液的pH值至6~8,再攪拌2~4小時,靜止10小時後,分離出改性凹凸棒石粘土懸浮液；所述複合活性劑包括有機化合物和非離子型表面活性劑，所述有機化合物和非離子型表面活性劑的體積比為1:1~1:2
(2)向上述分離出的改性凹凸棒石粘土懸浮液中加入10~20g納米碳粉,攪拌10~30min後，離心，過濾回收固體物；
(3)將步驟(2)回收的固體物烘乾，研細，即得所述改性凹土/納米碳粉複合導電粉料。 [0012]上述有機化合物為有機聚矽氧烷或有機羧酸(如硬脂酸，已二酸等)，優選環氧基聚矽氧烷或硬脂酸。非離子型表面活性劑選用烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑(0P-10)、失水山梨醇脂肪酸酯型活性劑(S80)或吐溫-20型活性劑，優選烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑。
[0013]本發明還公開了上述水基導電塗料的製備方法，包括以下步驟:
(1)取去離子水倒入攪拌器中，向其中加入散劑、乳化劑以及偶聯劑，採用十字攪刀攪拌器充分攪拌，攪拌速度為1500~3000轉/分，攪拌時間為30~60分鐘；
(2)將改性凹土/納米碳粉複合導電粉料、鈉基膨潤土放入到步驟(1)的混合體系中，充分攪拌，攪拌時間為I~2小時；
(3)將步驟(2)得到的混合體系加入粘結劑，消泡劑，放入球磨機中以188~250r/min的轉速球磨I~3h，將球磨後的料漿經真空去泡後即得所述水基導電塗料。
[0014]本發明相比現有技術具有以下優點:
(I)本發明利用凹土具有特殊纖維狀晶體形態的層鏈狀結構，同時利用鈉基膨潤土在水溶液中易形成空間網狀結構，通過凹土、鈉基膨潤土及分散劑復配作為懸浮劑，使導電塗料中顆粒不易下沉，塗料具有良好的懸浮性，使用過程中不沉澱，提高了塗料的穩定性和塗刷性。
[0015](2)本發明將凹土採用納米碳粉進行改進位備改性凹土 /納米碳粉複合導電粉料，通過量子隧道效應能夠有效提高粉末導電性能，同時在保證優異導電性能的前提下，能有效降低納米碳粉的用量，降低了生產成本。
[0016](3)本發明採用0P-10型乳化劑，能夠顯著提高導電塗料的抗靜電性，有利於實現電磁屏蔽效果。
[0017](4)本發明水基導電塗料製備工藝簡單，穩定性好，易於實現工業化生產。且製備得到的水基導電塗料具有較好的穩定性，放置7天仍具有98.8%的懸浮性，有利於塗料在金屬表面的均勻塗覆。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明水基導電塗料中改性凹土 /納米碳粉複合導電粉料重量百分含量與塗層表面電阻率的關係曲線圖。
【具體實施方式】[0019]下面結合具體實施例對本發明水基導電塗料進行詳細說明。
[0020]實施例1
(O改性凹土/納米碳粉複合導電粉料的製備:
a、稱量100g細度為200~400目的凹凸棒石粘土放入800ml蒸餾水中，用濃度為Imol/L的50ml鹽酸在80°C中處理2小時，同時攪拌2小時製備懸浮液；將處理後的懸浮液加入IOmL的有機聚矽氧烷和0P-10複合活性劑，兩者體積比為1:1 ;滴加NaOH溶液調整懸浮液的pH值至6，再用十字攪刀攪拌器以1500轉/分攪拌2小時，靜止10小時後，分離出改性凹凸棒石粘土懸浮液；
b、向上述分離出的改性凹凸棒石粘土懸浮液中加入IOg納米碳粉,攪拌IOmin後,將懸浮液在離心機中離心處理3次，每次5分鐘，過濾回收固體物；
C、將步驟b回收的固體物在70°C乾燥24h，用瑪瑙研缽研細，即得所述改性凹土 /納米碳粉複合導電粉料。
[0021](2)將650ml的去離子水倒入攪拌器中，向其中加入20g的分散劑、30g乳化劑以及20g偶聯劑，充分攪拌，攪拌時間為40分鐘。
[0022](3)將150g凹土 /納米碳粉複合導電粉料、20g鈉基膨潤土放入到步驟(2)的混合體系中，充分攪拌，攪拌時間為2小時。
[0023](4)將步驟(3)得到的混合體系加入IOg的粘結劑，Ig消泡劑，放入球磨機中以188轉/min的轉速球磨2h，將球磨後的料漿經真空去泡後得到導電塗料。
[0024]實施例2:
(O按實施例1的方法製備改性凹土/納米碳粉複合導電粉料。
[0025](2)將550ml的去離子水倒入攪拌器中，向其中加入60g的分散劑、50g乳化劑以及50g偶聯劑，充分攪拌，攪拌時間為60分鐘。
[0026](3)將200g凹土 /納米碳粉複合導電粉料、50g鈉基膨潤土放入到步驟(2)的混合體系中，充分攪拌，攪拌時間為2小時。
[0027](4)將步驟(3)得到的混合體系加入30g的粘結劑，5g消泡劑，放入球磨機中以200轉/min的轉速球磨3h，將球磨後的料漿經真空去泡後得到導電塗料。
[0028]效果實施例
取實施例一製備的複合導電材料進行導電性能檢測，結果如下表所示。
[0029]表1實施例1製備得到的水基導電塗料性能指數。
【權利要求】
1.一種水基導電塗料，其特徵在於，所述水基導電塗料包括以下重量百分含量的組分:鈉基膨潤土 2~5%、改性凹土 /納米碳粉複合導電粉料15~20%、乳化劑3~5%、粘結劑I~3%、分散劑2~6%、偶聯劑2~5%、去離子水55.5~70%、消泡劑0.1~0.5%。
2.根據權利要求1所述的水基導電塗料，其特徵在於，所述改性凹土/納米碳粉複合導電粉料通過以下步驟製備: (1)稱量100g細度為200~400目的凹凸棒石粘土放入800~1000ml蒸餾水中，用濃度為lmol/L的50~100ml鹽酸在80~100°C中處理1~3小時，同時攪拌2~4小時製備懸浮液；將處理後的懸浮液加入5~10mL的複合活性劑，滴加NaOH溶液調整懸浮液的pH值至6~8,再攪拌2~4小時,靜止10小時後,分離出改性凹凸棒石粘土懸浮液；所述複合活性劑包括有機化合物和非離子型表面活性劑，所述有機化合物和非離子型表面活性劑的體積比為1:1~1:2 (2)向上述分離出的改性凹凸棒石粘土懸浮液中加入10~20g納米碳粉,攪拌10~30min後，離心，過濾回收固體物； (3)將步驟(2)回收的固體物烘乾，研細，即得所述改性凹土/納米碳粉複合導電粉料。
3.根據權利要求2所述的水基導電塗料，其特徵在於，所述有機化合物為有機聚矽氧烷或有機羧酸；所述非離子型表面活性劑選用烷基酚聚氧乙烯醚型活性劑、失水山梨醇脂肪酸酯型活性劑或吐溫 -20型活性劑。
4.根據權利要求1或2所述的水基導電塗料，其特徵在於:所述乳化劑選用烷基酚聚氧乙烯醚型或聚乙二醇辛基苯基醚型非離子型表面活性劑；所述粘結劑採用甲基纖維素、聚乙烯醇、矽酸鈉或磷酸鈉；所述分散劑採用SD-OO ;所述偶聯劑為丙二醇丁醚；所述消泡劑為二甲基聚矽氧烷。
5.根據權利要求4所述的水基導電塗料，其特徵在於:所述粘結劑採用甲基纖維素。
6.一種如權利要求1或2所述水基導電塗料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)取去離子水倒入攪拌器中，向其中加入散劑、乳化劑以及偶聯劑，採用十字攪刀攪拌器充分攪拌，攪拌速度為1500~3000轉/分，攪拌時間為30~60分鐘； (2)將改性凹土/納米碳粉複合導電粉料、鈉基膨潤土放入到步驟(1)的混合體系中，充分攪拌，攪拌時間為1~2小時； (3)將步驟(2)得到的混合體系加入粘結劑，消泡劑，放入球磨機中以188~250r/min的轉速球磨1~3h，將球磨後的料漿經真空去泡後即得所述水基導電塗料。
【文檔編號】C09D7/02GK103666000SQ201310703659
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】姚義俊, 劉斌, 蔣曉龍, 李軍, 王濤, 庫勇昌 申請人:南京信息工程大學