CN102070960B - 一种含导电聚合物的水性防腐导电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种含导电聚合物的水性防腐导电涂料及其制备方法，包括如下组份：按占总质量百分含量计，氟碳乳液30%～60%，聚合物导电粉体8%～20%，导电云母粉5%～20%，去离子水20%～40%，成膜助剂2%～5%；聚合物导电粉体是聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料和聚吡咯/凹凸棒石纳米导电复合材料中的一种；先依次向砂磨机中加入去离子水、0.5%～1.5%润湿分散剂、聚合物导电粉体，研磨0.5～2小时，再转入超声分散混合器中依次加入氟碳乳液、导电云母粉、成膜助剂及0.5%～1.5%消泡剂，边搅拌边超声分散0.5～2小时即制得，显著提高了涂料的力学性能、导电性能和防腐性能。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种含导电聚合物的水性防腐导电涂料及其制备方法。
背景技术
水性涂料是一种全新的绿色环保型涂料，因其具有不含挥发性有机化合物、对环境污染小、节约能源等突出优点被广泛应用于家具、地板、电子等行业。其中水性氟碳涂料是以水性氟碳树脂为主要成分的耐侯性水性氟碳涂料，氟碳树脂以牢固的C-F键为骨架，结晶性好，同其他树脂相比，具有持久的耐候性、卓越的抗沾污性、理想的耐洗刷性、优异的耐化学性和良好的耐盐雾性。
导电涂料作为一种重要的特种功能性涂料，被广泛应用于防腐、电磁屏蔽、抗静电等领域。其中，导电聚合物具有优良的防腐、防锈、导电等性能，可替代涂料中的重金属起到防腐抗静电作用。在导电高分子中，使用最多的是聚苯胺和聚吡咯，其制备工艺也相对比较成熟。然而由于聚苯胺和聚吡咯自身的分子极性都比较强，为了实现导电性需要进行掺杂，在掺杂后形成了大π共扼体系，分子的极性和刚性会进一步增强，通常不溶不熔，这严重制约了该类材料的加工和应用。为了拓宽聚苯胺和聚吡咯的应用领域，实现这些新材料的实用化，目前主要通过选择掺杂剂，引入功能取代基；或通过与其它物质的复合，制备出兼具两种材料性能的复合材料。
公开号CN 101368058A的专利申请公开了一种聚苯胺防腐导电涂层的制备方法，原料采用环氧树脂、固化剂、苯胺、流平剂等，其缺点是，以环氧树脂作为成膜物质，耐候性差，且属于有机溶剂型涂料，不环保。
发明内容
鉴于背景技术所存在的问题，本发明的一目的是提供一种耐腐蚀、导电性好的含导电聚合物的水性防腐导电涂料，本发明的另一目的是提供该水性防腐导电涂料的制备方法。
本发明所提供的含导电聚合物的水性防腐导电涂料包括如下组份：按占总质量百分含量计，氟碳乳液30%～60%，聚合物导电粉体8%～20%，导电云母粉5%～20%，去离子水20%～40%，成膜助剂2%～5%；
所述聚合物导电粉体是聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料和聚吡咯/凹凸棒石纳米导电复合材料中的一种；所述成膜助剂是聚乙二醇、聚丙二醇中的一种或两种。
上述含聚合物的水性防腐导电涂料的制备方法具体步骤如下：先依次向砂磨机中加入各占总质量百分含量20%～40%的去离子水、0.5%～1.5%的润湿分散剂及8%～20%的聚合物导电粉体，研磨0.5～2小时，再转入超声分散混合器中，依次向超声分散混合器中加入各占总质量百分含量的30%～60%的氟碳乳液、5%～20%的导电云母粉、2%～5%的成膜助剂及0.5%～1.5%的消泡剂，边搅拌边超声分散0.5～2小时，制得水性防腐导电涂料。
所述润湿分散剂是十二烷基苯磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种；所述消泡剂是二甲基硅油、硅醚共聚物、聚硅氧烷和改性聚硅氧烷中的一种。
将得到的上述水性防腐导电涂料均匀涂在基材上，在5～80℃下干燥2～72小时后可得到防腐导电涂层，涂的方法为喷涂、刮涂和刷涂中的一种。
本发明的有益效果是：
1、聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料和聚吡咯/凹凸棒石纳米导电复合材料不但具有凹凸棒石的棒状纤维结构，而且具有聚苯胺和聚吡咯的优异导电与防腐性能，能够显著提高力学性能、导电性能和防腐性能。
2、本发明将聚合物导电粉体与导电云母粉混合，共同作为导电填料，在形成涂层后，片状结构的导电云母与棒状纤维结构的聚合物导电材料之间互相协同，容易形成致密的导电网络，并且进一步提高了涂层的力学性能和导电性能。
3、本发明以水性氟碳乳液为成膜物质，因其具有持久的耐候性、卓越的抗沾污性、理想的耐洗刷性、优异的耐化学性、良好的耐盐雾性，给导电涂层提供了良好的耐腐蚀性。
4、本发明综合利用了氟碳乳液的防腐特性和聚合物独特的钝化防腐特性及导电特性，制备的含聚合物的水性防腐导电涂料可作为一种底面合一的涂料使用，具有优异的防腐性能和良好的导电性能。
下面结合实施例和比较例对本发明作进一步的描述，但绝不限制本发明的范围 ：
实施例1
依次向砂磨机中加入300g去离子水，10g十二烷基苯磺酸钠及140g体积电阻率为20Ω·cm的聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体，研磨1小时，转入超声分散混合器中；向超声分散混合器中依次加入450g氟碳乳液（CF-803型水性氟碳乳液，由广州市众冠美贸易有限公司生产，下同)，125g体积电阻率为50Ω·cm的导电云母粉（由常州华珠颜料有限公司生产，下同），15g聚乙二醇（分子量4000，下同）及10g二甲基硅油，一边搅拌，一边超声1小时，制得水性防腐导电涂料。将得到的涂料均匀刷涂在马口铁表面，45℃下干燥37小时，得到防腐导电涂层。
上述的聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体的制备依照专利号200710191939.0、名称为“聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料的制备方法”的说明书中的实施例9所述的方法制备，下同。
实施例2
依次向砂磨机中加入400g去离子水，5g十二烷基苯磺酸钠及80g体积电阻率为20Ω·cm的聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体，研磨0.5小时，转入超声分散混合器中；向超声分散混合器中依次加入300g氟碳乳液，200g体积电阻率为50Ω·cm的导电云母粉，10g聚乙二醇及5g二甲基硅油，一边搅拌，一边超声0.5小时，制得水性防腐导电涂料。将得到的涂料均匀刷涂在马口铁表面，5℃下干燥72小时，得到防腐导电涂层。
实施例3
依次向砂磨机中加入200g去离子水，15g十二烷基苯磺酸钠及200g体积电阻率为20Ω·cm的聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体，研磨2小时，转入超声分散混合器中；向超声分散混合器中依次加入600g氟碳乳液，50g体积电阻率为50Ω·cm的导电云母粉，20g聚乙二醇及15g二甲基硅油，一边搅拌，一边超声2小时，制得水性防腐导电涂料。将得到的涂料均匀刷涂在马口铁表面，80℃下干燥2小时，得到防腐导电涂层。
实施例4
本实施例中，除用体积电阻率为25Ω·cm的聚吡咯/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体代替聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体外，其它操作均与实施例1相同。
聚吡咯/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体的制备依照专利号200810243156.7、名称为“一种制备聚吡咯/凹凸棒土纳米导电复合材料的方法”的说明书中的实施例所述的方法制备。
比较例1
依次向砂磨机中加入300g去离子水，450g氟碳乳液，10g十二烷基苯磺酸钠、15g聚乙二醇，10g二甲基硅油，及265g体积电阻率为20Ω·cm的聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体，研磨1小时，制得水性防腐导电涂料。将得到的涂料均匀刷涂在马口铁表面，45℃下干燥37小时，得到防腐导电涂层。
比较例2
称取30g去离子水置于超声分散混合器中，在搅拌状态下，依次向去离子水中加入45g氟碳乳液，1.0g十二烷基苯磺酸钠，1.5g聚乙二醇(分子量4000)，1.0g二甲基硅油，及26.5g体积电阻率为50Ω·cm的导电云母粉，一边搅拌，一边超声2小时，制得水性防腐导电涂料。将得到的涂料均匀刷涂在马口铁表面，45℃下干燥37小时，得到防腐导电涂层。
比较例3
依次向超声分散混合器中加入14g体积电阻率为20Ω·cm的聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体，12.5g体积电阻率为50Ω·cm的导电云母粉，22g二甲苯，一边搅拌，一边超声15分钟，搅拌状态下加入20g的E-44型环氧树脂，至环氧树脂充分溶解，得到甲组分。依次向烧杯中加入16g的正丁醇，15g聚酰胺(分子量650)，0.5g二甲基硅油，搅拌至聚酰胺充分溶解，得到乙组分。将68.5g甲组分与31.5g乙组分混合搅拌，熟化0.5h，制得防腐涂料，将得到的涂料刷涂在马口铁表面，45℃下干燥37小时，得到防腐导电涂层。
比较例4
在实施例1中，用纯丙乳液代替氟碳乳液，其它操作均与实施例1相同。
比较例5
在实施例1中，用体积电阻率为5Ω·cm的聚苯胺（由常州鸿珺聚苯胺新材料有限公司生产）代替聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料粉体，其它操作均与实施例1相同。
上述4个实施例和5个比较例所得的涂层性能测试结果如下表1所示，由表1可见，本发明所得涂层具有优异导电、防腐和力学性能。
表1 4个实施例和5个比较例所得涂层的性能
| 项目 | 附着力(划圈法)级 | 抗冲击强度(Kg·cm) | 耐盐水实验/h | 耐候/h | 表面电阻/Ω |
| 实施例1 | 1 | 50 | >1000 | >2000 | 2×104 |
| 实施例2 | 1 | 50 | >1000 | >2000 | 1×105 |
| 实施例3 | 1 | 50 | >1000 | >2000 | 5×104 |
| 实施例4 | 1 | 50 | >1000 | >2000 | 4×105 |
| 比较例1 | 2 | 50 | >1000 | >2000 | 3×106 |
| 比较例2 | 1 | 40 | >1000 | >2000 | 7×107 |
| 比较例3 | 1 | 35 | 500 | 500 | 1×109 |
| 比较例4 | 1 | 40 | 300 | 500 | 6×107 |
| 比较例5 | 2 | 40 | >1000 | >2000 | 9×108 |
Claims (2)
1.一种含导电聚合物的水性防腐导电涂料，其特征是包括如下组份：按占总质量百分含量计，氟碳乳液30%～60%，聚合物导电粉体8%～20%，导电云母粉5%～20%，去离子水20%～40%，成膜助剂2%～5%；所述聚合物导电粉体是聚苯胺/凹凸棒石纳米导电复合材料和聚吡咯/凹凸棒石纳米导电复合材料中的一种；所述成膜助剂是聚乙二醇、聚丙二醇中的一种或两种。
2.一种如权利要求1所述的含导电聚合物的水性防腐导电涂料的制备方法，其特征是：先依次向砂磨机中加入各占总质量百分含量20%～40%的去离子水、0.5%～1.5%的润湿分散剂及8%～20%的聚合物导电粉体，研磨0.5～2小时，再转入超声分散混合器中，依次向超声分散混合器中加入各占总质量百分含量的30%～60%的氟碳乳液、5%～20%的导电云母粉、2%～5%的成膜助剂及0.5%～1.5%的消泡剂，边搅拌边超声分散0.5～2小时，制得水性防腐导电涂料。
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