CN101691470A - 一种既导电又阻燃的水性涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水性涂料技术领域，特别涉及一种既导电又阻燃的水性涂料，按重量百分比计，包括以下组分：水性树脂10～50％，碳系导电剂5～20％，阻燃剂5～20％，成膜助剂1～10％，水20～50％，其他助剂0～5％；本发明涂料具有良好的柔韧性、附着力、耐磨性、耐水性、阻燃性和导电性能，同时以水作为溶剂，不添加有机溶剂和各种有毒性的溶剂，使用不会造成环境污染，是一种环境友好型产品。

Description

一种既导电又阻燃的水性涂料

技术领域：

本发明涉及水性涂料技术领域，特别涉及一种既导电又阻燃的水性涂料。

背景技术：

导电涂料是指涂覆在非导电基材上，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的一类功能涂料。导电涂料是一种专用涂料，随着工业技术的发展及对各种电器性能要求的提高，导电涂料的应用范围也越来越广阔。阻燃涂料顾名思义，就是可以防止火焰点燃，并阻止或使其延滞燃烧的涂料。然而这种定义，并不能概括它的全部功效和本质，因为有一大类阻燃涂料，除防火外，还有绝热的功能。

鉴于塑料等高分子材料、表面、体积电阻率较高，在使用中，其本身存在的一个缺陷是非常易于产生静电，同时大部分又是易燃产品，随着大规模、超大规模集成电路的发展，光通信应用日益普及，光电子、微电子行业超常规发展迫切要求市场能提供一种既能对环境友好、又能使其在高分子材料使用过程中得到静电防护，又具有阻燃性能，施工方便简单，稳定性高，防静电效果好而且持久，价格性能比优异的产品。

目前，在市场上有导电的水性涂料，也有水性的阻燃涂料，但是既导电又阻燃的水性涂料市场上还没有。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种导电性能好的，同时又具有阻燃性能良好的水性涂料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种导电又阻燃水性的涂料，按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂        10～50％

碳系导电剂      5～20％

阻燃剂          5～20％

成膜助剂        1～10％

去离子水        20～50％；

其中所述的水性树脂为水性聚氨酯氟硅改性树脂、水性聚氨酯氟碳改性树脂、水性丙烯酸树脂、纯丙乳液、苯丙乳液中的任意两种或两种以上混合树脂；

所述的碳系导电剂为碳纳米管、纳米级导电炭黑、石墨中的一种或者它们的混合物。

所述的阻燃剂要求无卤、高效、低烟、低毒，主要有磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐、三氧化铝、镁-锌复合物、二茂铁、氧化锡、氧化铜、双季戊四醇等中的一种或几种；

所述的成膜助剂为十二酯醇、丙二醇苯醚、Coasol成膜助剂中的任意一种。

一种既导电又阻燃水性涂料，按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂        10～50％

碳系导电剂      5～20％

阻燃剂          5～20％

成膜助剂        1～8％

水              20～60％

颜填料          0～10％

消泡剂          0～5％

分散剂          0～5％

其它助剂        0～5％；

其中所述的颜填料为钛白粉、立德粉、硅灰石粉、高岭土、重钙、轻钙、云母粉、沉淀硫酸钡、滑石粉或者氧化锌中的任意一种或多种。

所述的分散剂包括湿润分散剂，湿润分散剂为BYK-182、Hydropalat 3040、SN-5040、SN-5034、Tamol 731润湿分散剂中的一种，包括分散剂为Pigment DisperserA中的一种或两种；

所述消泡剂为HX-5042，Foamaster 111，BYK-036，Foamaster 8034中的一种或两种；

所述的其它助剂包括PH调节剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂、抗冻剂等；

所述的防腐剂为Parmetol A 26防腐剂；

所述的防霉剂为HX-6050防霉杀菌剂、TN-EM02防霉杀菌剂、X-12防霉杀菌剂等中的一种；

所述的抗冻剂为丙二醇防冻剂或者乙二醇防冻剂；

所述的PH调节剂为氨水、盐酸、乙醇胺或AMP-95多种能助剂等中的一种；

所述的增稠剂为聚氨酯类增稠剂、WT-106聚氨酯类增稠剂、纤维素增稠剂、PrimalRM-1020PR增稠剂中的一种。

一种既导电又阻燃水性涂料，按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂            20～35％

碳系导电剂          10～15％

阻燃剂              5～12％

成膜助剂            1～8％

去离子水            20～50％

颜填料              2～8％

消泡剂              0.1～3％

分散剂              2～4％

其它助剂            1～5％。

一种既导电又阻燃水性涂料，按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂            35％

碳系导电剂            11％

成膜助剂              2％

阻燃剂                12％

去离子水              30％

颜填料                3％

消泡剂                0.4％

分散剂                0.7％

其它助剂              5.9％。

一种既导电又阻燃水性涂料的制备方法为：

第一步，将去离子水、水性树脂质量的40～60％、依次加入搅拌缸中，用高速分散机以450～800转/分钟的搅拌速度进行充分搅拌，搅拌10～20分钟；

第二步，向缸中边搅拌边依次加入分散剂、成膜助剂、消泡剂质量的40～60％和其它助剂中的防腐剂、防霉杀菌剂、防冻剂，再以1200～2000转/分钟搅拌速度高速充分搅拌，搅拌20～35分钟；

第三步，将碳系导电剂、阻燃剂和颜填料依次加入搅拌缸中，先在1200～2000转/分钟搅拌速度高速充分搅拌，再进行砂磨，使颜填料、碳系导电剂和阻燃剂充分研磨，至粒径达到5um以下；

第四步，将余下的水性树脂加入到研磨后的体系中，并慢速搅拌；加入剩下的消泡剂和水；

第五步，加入其它助剂中的pH调和剂和增稠剂，调整体系的pH值到8，并调整体系至合适的黏度；

第六步，用400～600目的过滤网过滤，即得到既导电又阻燃水性涂料。

本发明有益效果为：本发明按重量百分比计，包括以下组份：水性树脂10～50％，碳系导电剂5～20％，阻燃剂5～20％，成膜助剂1～10％，水20～50％，涂料中加入10～50％水性树脂，所述水性树脂为水性聚氨酯氟硅改性树脂、水性聚氨酯氟碳改性树脂、水性丙烯酸树脂、纯丙乳液、苯丙乳液中的任意两种或两种以上混合树脂，导电剂、阻燃剂和颜填料用量减少，使得漆膜具有非常好柔韧性、附着力、耐磨性、耐水性和缓冲功效；采用5～20％的碳纳米管、纳米级导电炭黑、石墨中的一种或者它们的混合物为碳系导电剂，粒径为纳米级，碳系导电剂比表面积大、重量轻，有良好的金属或半导体导电性导电性、较高的机械强度、较强的微波吸收能力，从而使漆膜具有优良的导电性能；碳系导电剂用量为重量百分比为5～20％，就可以达到对应漆膜的电阻率大小范围为100～103。

采用阴燃剂为磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐、三氧化铝、镁-锌复合物、二茂铁、氧化锡、氧化铜、双季戊四醇等中的一种或几种，重量百分比为5～20％，可以使漆膜具有很好的阻燃效果。

本发明的既导电又阻燃的水性涂料制备工艺简单，涂膜后稳定性好，用在木材、塑料、橡胶等高分子材料上，赋予材料导电防静电功能，同时又有很好的阻燃性；本发明以水作为溶剂，不添加有机溶剂和各种有毒性的溶剂，使用不会造成环境污染，是一种环境友好型的产品；使用本发明制造的产品不但具有导电防静电功能，而且具有阻燃功能。

具体实施方式：

为更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1

一种既导电又阻燃水性涂料，包括以下组份(单位为g)：

水性聚氨酯氟硅改性树脂            12.0

纯丙乳液                          23.0

去离子水                          33.94

Parmetol A 26防腐剂               0.10

HX-6050防霉杀菌剂                 0.20

Pigment Disperser A分散剂         0.60

SN-5040润湿分散剂                 0.20

乙二醇防冻剂                      4.20

十二脂醇                          2.0

Foamaster 8034消泡剂              0.50

碳纳米管                          3.0

导电碳黑                          6.0

磷酸铵                            10.0

滑石粉                            3.0

聚氨酯类增稠剂                    0.16

25％氨水                          0.10；

其中水性树脂为水性聚氨酯氟硅改性树脂12.0g和纯丙乳液23.0g，一共35.0g；碳系导电剂为碳纳米管3.0g，导电碳黑6.0g，一共9.0g；磷酸铵10g；3.0g的滑石粉作为颜填料；分散剂为Pigment Disperser A分散剂0.60g，SN-5040润湿分散剂0.20g，一共0.8g，其它助剂中的防腐剂为Parmetol A 26防腐剂0.10g，防霉剂为HX-6050防霉杀菌剂0.20g、抗冻剂为乙二醇防冻剂5.20、PH调节剂为25％氨水0.10g，增稠剂为聚氨酯类增稠剂0.16g，其它助剂一共为5.76g。

其制备方法为：将水性聚氨酯氟硅改性树脂，去离子水质量的50％，倒入搅拌缸中，用高速分散机以600转/分钟搅拌速度充分搅拌，搅拌10分钟；再向缸中边搅拌边依次加入防腐剂、防霉杀菌剂、分散剂、润湿分散剂、防冻剂、成膜助剂、消泡剂质量的50％，再以1200转/分钟搅拌速度充分搅拌，搅拌30分钟；然后将碳纳米管、导电碳黑、磷酸铵、滑石粉加入其中，再高速分散，然后进行砂磨，使颜填料和导电材料充分研磨，至细度达到5um以下；再将纯丙乳液加入到研磨后的体系中，并慢速搅拌；加入剩下的消泡剂和去离子水；加入浓度25％氨水和聚氨酯类增稠剂调整体系的PH值到8.0，并调整体系至合适的黏度，最后用400目的过滤网过滤，即得到水性既导电又阻燃水性涂料。

实施例2

一种既导电又阻燃纳米涂料，包括以下组份(单位为g)：

水性聚氨酯氟硅改性树脂            12.0

水溶性丙烯酸树脂                  30.0

去离子水                          24.7

Parmetol A 26防腐剂               0.10

TN-EM02防霉杀菌剂                 0.20

BYK-182分散剂                     0.50

SN-5040润湿分散剂                 0.20

丙二醇防冻剂                      1.50

十二酯醇                          2.0

HX-5042消泡剂                     0.50

碳纳米管                          3.0

铝化合物及其复配物                13.0

导电纳米石墨                      8.0

碳酸轻钙                          4.0

WT-106聚氨酯类增稠剂              0.20

5％的盐酸PH调节剂                 0.10；

其中水性树脂为水性聚氨酯氟硅改性树脂12.0g，水溶性丙烯酸树脂30.0g，一共42.0g；碳系导电剂为碳纳米管3.0g，导电纳米石墨8.0g，一共11.0g；铝化合物及其复配物13.0g；4.0g的碳酸轻钙作为颜填料；分散剂为BYK-182分散剂0.50g，SN-5040润湿分散剂0.20g，一共0.7.0g，其它助剂中的防腐剂为Parmetol A26防腐剂0.10g，防霉剂为TN-EM02防霉杀菌剂0.2g、抗冻剂为丙二醇防冻剂2.0、PH调节剂为5％的盐酸0.1g，增稠剂为WT-106聚氨酯类增稠剂0.2g，其它助剂一共为2.60g。

制备步骤与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

水性聚氨酯氟碳改性树脂            12.0

苯丙乳液                          31.0

去离子水                          19.35

Parmetol A 26防腐剂                0.10

X-12防霉杀菌剂                    0.15

Hydropalat 3040分散剂             0.30

SN-5040润湿分散剂                 0.50

乙二醇防冻剂                      2.0

丙二醇苯醚                    1.5

Foamaster 8034消泡剂          0.50

碳纳米管                      8.0

导电碳黑                      7.0

双季戊四醇                    15.0

滑石粉                        2.0

Modicol VD-S增稠剂            0.50

25％氨水                      0.10；

其中水性树脂为水性聚氨酯氟碳改性树脂12.0g，苯丙乳液31.0g，一共43.0g；碳系导电剂为碳纳米管8.0g，导电碳黑7.0g，一共15.0g；双季戊四醇阻燃剂15.0g，4.0g的滑石粉作为颜填料；分散剂为Hydropalat 3040分散剂0.30g，SN-5040润湿分散剂0.50g，一共0.8g，其它助剂中的防腐剂为Parmetol A 26防腐剂0.10g，防霉剂为X-12防霉杀菌剂0.15g、抗冻剂为乙二醇防冻剂2.0、PH调节剂为25％氨水0.1g，增稠剂为Modicol VD-S增稠剂0.5g，其它助剂一共为3.85g。

制备步骤与实施例1相同，这里不再赘述。

上述实施例中对6项项目检测指标均符合国家环保标准，见下表：

序号	项目	指标
			1	Pb	＜2ppm
2	Cd	＜2ppm
			3	Hg	＜2ppm
4	Cr6+	＜2ppm
			5	多溴联苯	无
6	多氯联苯	无

当然，以上所述的实施例只是本发明的较佳实施例而已，故凡依本发明申请专利范围所述的配方组成、含量及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明申请专利范围内。

Claims (5)

1.一种既导电又阻燃的水性涂料，其特征在于：按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂        10～50％

碳系导电剂      5～20％

阻燃剂          5～20％

成膜助剂        1～10％

去离子水        20～50％

其中所述的水性树脂为水性聚氨酯氟硅改性树脂、水性聚氨酯氟碳改性树脂、水性丙烯酸树脂、纯丙乳液、苯丙乳液中的任意两种或两种以上混合树脂；

所述的碳系导电剂为碳纳米管、纳米级导电炭黑、石墨中的一种或者它们的混合物；

所述的阻燃剂为磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐、三氧化铝、镁-锌复合物、二茂铁、氧化锡、氧化铜、双季戊四醇中的一种或多种；

所述的成膜助剂为十二酯醇、丙二醇苯醚、Coasol成膜助剂中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种既导电又阻燃的水性涂料，其特征在于：按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂        10～50％

碳系导电剂      5～20％

阻燃剂          5～20％

成膜助剂        1～8％

去离子水        20～50％

颜填料          0～10％

消泡剂          0～5％

分散剂          0～5％

其它助剂        0～5％；

其中所述的颜填料为钛白粉、立德粉、硅灰石粉、高岭土、重钙、轻钙、云母粉、沉淀硫酸钡、滑石粉或者氧化锌中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种既导电又阻燃的水性涂料，其特征在于：按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂        20～35％

碳系导电剂      7～15％

阻燃剂          5～15％

成膜助剂        1～8％

去离子水        20～50％

颜填料          3～8％

消泡剂          0.1～3％

分散剂        2～4％

其它助剂      2～5％。

4.根据权利要求3所述的一种既导电又阻燃的水性涂料，其特征在于：按重量百分比计，包括以下组份：

水性树脂        35％

碳系导电剂      11％

阻燃剂          8％

成膜助剂        2％

去离子水        35％

颜填料          3％

消泡剂          0.3％

分散剂          0.5％

其它助剂        5.2％。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种既导电又阻燃的水性涂料，其特征在于：其制备方法为：

第一步，将去离子水、水性树脂质量的40～60％，依次加入搅拌缸中，用高速分散机以450～800转/分钟的搅拌速度进行充分搅拌，搅拌10～20分钟；

第二步，向缸中边搅拌边依次加入分散剂、成膜助剂、消泡剂质量的40～60％和其它助剂中的防腐剂、防霉杀菌剂、防冻剂，再以1200～2000转/分钟搅拌速度高速充分搅拌，搅拌20～35分钟；

第三步，将碳系导电剂、阻燃剂和颜填料依次加入搅拌缸中，先在1200～2000转/分钟搅拌速度高速充分搅拌，再进行砂磨，使颜填料、碳系导电剂和阻燃剂充分研磨，至粒径达到5um以下；

第四步，将余下的水性树脂加入到研磨后的体系中，并慢速搅拌，加入剩下的消泡剂和水；

第五步，加入其它助剂中的pH调节剂和增稠剂，调整体系的pH值到8，并调整体系至合适的黏度；

第六步，用400～600目的过滤网过滤，即得所述水性涂料。