CN102174284B

CN102174284B - 水基凹凸棒导电涂料的生产方法

Info

Publication number: CN102174284B
Application number: CN2011100472916A
Authority: CN
Inventors: 姚超; 傅家绪; 周灿伟; 陈天虎; 汪信; 纪俊玲; 郝青丽; 朱俊武; 许庆华; 许盛英
Original assignee: XUYI BOTU ATTAPULGITE CLAY HIGH-TECH DEVELOPMENT Co Ltd; Changzhou University
Current assignee: Xuyi botu attapulgite Limited by Share Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: CN102174284A

Abstract

本发明公开了一种水基凹凸棒导电涂料的生产方法，其技术方案的要点是，将水基凹凸棒导电涂料的配料进行搅拌混合，搅拌混合均匀后为混合物；输入砂磨机中进行研磨为半成品，将半成品进行真空脱气工艺处理，罐装为水基凹凸棒导电涂料的成品。水基凹凸棒导电涂料由膏状凹凸棒石粘土、纯丙乳液、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料、聚乙二醇、丙二醇丁醚、乙二醇、聚氧丙烯甘油醚和去离子水组成。本发明选用的膏状凹凸棒石粘土、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料和纯丙乳液，具有良好的附着力、优良的物理机械性能、较好的耐腐蚀性、优异的力学性能及机械性能，在含量较低的情况下仍可以发挥优越的导电性能，本发明适用于生产水基凹凸棒导电涂料。

Description

水基凹凸棒导电涂料的生产方法

技术领域

本发明涉及涂料，具体涉及一种水基凹凸棒导电涂料的生产方法。

背景技术

导电涂料具有消除静电和电磁屏蔽性能，由成膜物质、导电填料、溶剂和助剂所组成。导电涂料所用的导电填料一般是金属粉和碳粉，金属粉价格昂贵、比重大、难分散，而碳粉制备出来的涂层颜色为黑色，严重影响涂装美观，因此，迫切需要开发一种导电性好且颜色浅的导电填料。

聚苯胺由于具有制备方法简单和电导性能优异，被视为最有希望取代金属粉和碳粉填料的导电高分子材料。但是，目前用纯聚苯胺作为导电填料，在涂料中的应用存在以下问题：1、分散性差，易团聚，放置后容易产生絮凝，从而造成漆膜表面粗糙、扩散流平性差，难以形成导电网络；2、要形成导电性能较好的导电涂层，必须加入大量的聚苯胺导电填料，其直接后果是成本较高、涂层较厚、附着力差，难以实现工业化应用。

中国专利授权公告号CN 100363450，授权公告日为2008年1月23日，名称为“一种水基导电涂料”，公开了“一种水基导电涂料，按比例将银粉加入到含阴离子聚氨酯为主体的水分散体、去离子水、助溶剂、润湿剂、成膜剂、悬浮剂的混合物中于室温强烈搅拌30～60分钟，然后加入增稠剂，再继续搅拌60分钟，制得水基导电涂料。烘烤温度和时间：20～30分钟/50～80℃，成膜涂层的体积电阻率为3×10↑[-5]～1×10↑[-3]Ω.cm，表面电阻≤0.2Ω，附着力0级，密着力合格，屏蔽性能≥70dB(30MHz～1.5GHz)。”

上述专利的不足之处是该项技术中按比例加入了30～70质量％银粉，其价格较为昂贵，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中不足之处，提供一种分散性较好、导电性稳定的水基凹凸棒导电涂料的生产方法。

水基凹凸棒导电涂料的生产方法：将水基凹凸棒导电涂料的配料进行搅拌混合，搅拌混合均匀后为混合物；输入砂磨机中进行研磨为半成品，将半成品进行真空脱气工艺处理，罐装为水基凹凸棒导电涂料的成品。

水基凹凸棒导电涂料由膏状凹凸棒石粘土、纯丙乳液、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料、聚乙二醇、丙二醇丁醚、乙二醇、聚氧丙烯甘油醚和去离子水组成。

凹凸棒石粘土是一种含水富镁纳米级多孔纤维状硅酸盐粘土矿物，当凹凸棒石粘土中的凹凸棒含量≥80％以上时，其比表面积较大，可达500m²/g以上。使用“凹凸棒的湿法选矿工艺”和“凹凸棒矿造浆生产工艺”，将凹凸棒石粘土中的水云母、石英、蛋白石和碳酸盐等矿物筛选去除掉，得到一种凹凸棒矿泥浆；经过钠化处理和酸化处理后的膏状凹凸棒石粘土，是一种触变性和胶黏性特好的天然硅酸镁铝凝胶，pH值呈中性，凹凸棒石粘土的粘度、膨胀容、胶质价、白度、比表面积、吸附性能和悬浮率都得到了较大的提高。

凹凸棒石粘土土质细腻，表面光滑，质地较轻，潮湿时呈粘性和可塑性，其粘度可达到3000mPa·s以上，有利于原料之间的粘结；凹凸棒石粘土干燥收缩率小，且不产生龟裂，膏状凹凸棒石粘土加入水基凹凸棒导电涂料的溶液中，在外力搅拌下快速形成稳定的不分层的凝胶体，有较好的粘滞性和触变性，能增强导电涂层的附着力，提高导电性能和保持较好的物理机械性能。

聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料是一种导电性能优异的墨绿色粉体，向去离子水中加入凹凸棒土原料制成浆料，在不断搅拌的条件下，向浆料中加入苯胺，再加入无机酸，氧化剂溶液进行氧化聚合，制得无机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料；再对无机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料进行脱杂，然后抽滤，并用去离子水洗至滤液呈无色中性，得到本征态聚苯胺/凹凸棒土纳米复合材料；重新分散在水中形成浆体，然后在浆中加入有机酸进行再掺杂；再进行抽滤，并用去离子水洗去游离的有机酸，置于40～80℃下干燥，最后经粉碎得到墨绿色粉体。

纯丙乳液是由多种丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸酯类以及功能性助剂多元聚，通过优化工艺共聚而成的乳液，具有粒径细，高光泽，优良的耐候性，优良的抗回粘性，具有广泛的适用性。

聚乙二醇具有良好的水溶性、相溶性、润滑性、保湿性、分散性和粘接性。

丙二醇丁醚是一种溶剂，有利于提高水基凹凸棒导电涂料的漆膜光洁度、平整性和牢度性，也是一种良好的偶联剂。

乙二醇是一种抗冻剂。

聚氧丙烯甘油醚是一种无色或黄色非挥发性油状液体消泡剂，热稳定性好。

本发明通过下述技术方案予以实现：

1、水基凹凸棒导电涂料的生产方法：①将水基凹凸棒导电涂料的配料加入搅拌器内进行搅拌混合，搅拌器的速度控制为200～800转/分，搅拌时间控制在10～60分钟，搅拌混合均匀后为水基凹凸棒导电涂料的混合物；②将步骤①获得的混合物输入砂磨机中进行研磨为水基凹凸棒导电涂料的半成品，砂磨机的速度控制为1500～3000转/分，研磨控制在1～4小时；③将步骤②获得的水基凹凸棒导电涂料的半成品进行真空脱气工艺处理，罐装为水基凹凸棒导电涂料的成品。

所述水基凹凸棒导电涂料的配料按重量百分比由下列组分组成：膏状凹凸棒石粘土15～55％、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料8～35％、纯丙乳液5～35％、聚乙二醇0.1～5％、丙二醇丁醚0.1～5％、乙二醇0.1～5％、聚氧丙烯甘油醚0.01～1％和去离子水1～40％。

所述膏状凹凸棒石粘土的生产工艺是：(1)选用凹凸棒矿泥浆为主体原料，凹凸棒矿泥浆按重量百分比由下列组分组成：凹凸棒石粘土15～35％和水65～85％；(2)钠化处理：将凹凸棒矿泥浆输送到搅拌机内，添加氢氧化钠后进行搅拌，经过搅拌后的凹凸棒矿泥浆输送到钠化池中陈化1～7天；钠化配料按重量百分比由下列组分组成：凹凸棒矿泥浆95～99.5％和氢氧化钠0.5～5％；(3)酸化处理：将钠化后凹凸棒矿泥浆输送到搅拌机内，添加浓度为98％的硫酸后进行搅拌，经过搅拌后的凹凸棒矿泥浆输送到酸化池中陈化1～3天；酸化配料按重量百分比由下列组分组成：钠化后的凹凸棒矿泥浆92～99.5％和浓度为98％的硫酸0.5～8％；(4)水洗和筛去杂质：将酸化后的凹凸棒矿泥浆输送到沉淀池中，重新加水浸泡，用气泵冲翻，筛去杂质，沉淀后放出浸泡水，并将沉淀后的泥浆输送到成品池内，沉淀后的泥浆为膏状凹凸棒石粘土；水洗配料按重量百分比由下列组分组成：酸化后的凹凸棒矿泥浆25～65％和水35～75％；膏状凹凸棒石粘土按重量百分比由下列组分组成：凹凸棒石粘土5～40％和水60～95％。

上述生产工艺是采用由本发明人于2008年8月25日申请的“膏状凹凸棒石粘土的生产工艺”，中国专利公开号为：CN101348257，公开日：2009年1月21日。

所述凹凸棒矿造浆生产工艺是：将凹凸棒矿输入搅拌机内搅拌，经挤出机挤压成片状后，再次输入搅拌机内搅拌，经挤出机挤压成片状后自然晾晒，晾干的凹凸棒矿输送到原料池中浸泡，用气泵冲翻，沉淀后放出浸泡水，筛去杂质，输入半成品池中，重新加水浸泡，用气泵冲翻，沉淀后放出浸泡水，并将沉淀后的泥浆输送到成品池内，即为凹凸棒矿泥浆成品。

上述生产工艺是采用由本发明人于2004年1月6日申请的“凹凸棒矿造浆生产工艺”，中国专利授权公告号为：CN1287965C，授权公告日：2006年12月6日。

聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料的的制备方法，工艺步骤如下：向去离子水中加入凹凸棒土原料制成浆料；在不断搅拌的条件下，向浆料中加入苯胺，再加入无机酸，氧化剂溶液进行氧化聚合，制得无机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料；再对无机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料进行脱杂，然后抽滤，并用去离子水洗至滤液呈无色中性，得到本征态聚苯胺/凹凸棒土纳米复合材料；重新分散在水中形成浆体，然后在浆中加入有机酸进行再掺杂；再进行抽滤，并用去离子水洗去游离的有机酸，置于40～80℃下干燥，最后经粉碎得到墨绿色粉体。

上述生产工艺是采用由本发明人于2007年12月27日申请的“聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料的制备方法”，中国专利授权公告号为：CN100549097C，授权公告日：2009年10月14日。

本发明选用的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料，其微观上呈纳米棒状结构，长径比大，且密度小和易分散，纤维状聚苯胺/凹凸棒石很容易形成导电网络，在含量较低的情况下仍可以发挥优越的导电性能，从而大大降低了成本。

本发明选用膏状凹凸棒石粘土和纯丙乳液为成膜物质，这使得导电涂层对各种底材均表现出良好的附着力、优良的物理机械性能、较好的耐腐蚀性、优异的力学性能及机械性能。

虽然水基凹凸棒导电涂料的配料中已经有了消泡剂，但是配料在砂磨机中进行研磨时仍然会产生一些微量的小泡沫，经过真空脱气工艺处理后，能确保水基凹凸棒导电涂料成品的质量。

水基凹凸棒导电涂料可以直接刷涂、刮涂或喷涂在导电涂层的表面，提高了涂层质量，降低了导电涂料的用量，节约了成本。

水基凹凸棒导电涂料可以发挥优越的导电性能，具有消除静电和电磁屏蔽性能。

水基凹凸棒导电涂料的生产方法适用于生产水基凹凸棒导电涂料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

1、水基凹凸棒导电涂料的生产方法：①将水基凹凸棒导电涂料的配料加入搅拌器内进行搅拌混合，搅拌器的速度控制为500～600转/分，搅拌时间控制在40分钟，搅拌混合均匀后为水基凹凸棒导电涂料的混合物；②将步骤①获得的混合物输入砂磨机中进行研磨为水基凹凸棒导电涂料的半成品，砂磨机的速度控制为2500～2800转/分，研磨控制在3小时；③将步骤②获得的水基凹凸棒导电涂料的半成品进行真空脱气工艺处理，罐装为水基凹凸棒导电涂料的成品。

所述水基凹凸棒导电涂料的配料按重量百分比由下列组分组成：膏状凹凸棒石粘土32％、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料28％、纯丙乳液22％、聚乙二醇1.2％、丙二醇丁醚0.5％、乙二醇0.26％、聚氧丙烯甘油醚0.04％和去离子水16％。

Claims

1.一种水基凹凸棒导电涂料的生产方法，其特征在于，①将水基凹凸棒导电涂料的配料加入搅拌器内进行搅拌混合，搅拌器的速度控制为200～800转/分，搅拌时间控制在10～60分钟，搅拌混合均匀后为水基凹凸棒导电涂料的混合物；②将步骤①获得的混合物输入砂磨机中进行研磨为水基凹凸棒导电涂料的半成品，砂磨机的速度控制为1500～3000转/分，研磨控制在1～4小时；③将步骤②获得的水基凹凸棒导电涂料的半成品进行真空脱气工艺处理，罐装为水基凹凸棒导电涂料的成品；

所述水基凹凸棒导电涂料的配料按重量百分比由下列组分组成：膏状凹凸棒石粘土15～55％、聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料8～35％、纯丙乳液5～35％、聚乙二醇0.1～5％、丙二醇丁醚0.1～5％、乙二醇0.1～5％、聚氧丙烯甘油醚0.01～1％和去离子水1～40％；

所述膏状凹凸棒石粘土的生产工艺是：(1)选用凹凸棒矿泥浆为主体原料，凹凸棒矿泥浆按重量百分比由下列组分组成：凹凸棒石粘土15～35％和水65～85％；(2)钠化处理：将凹凸棒矿泥浆输送到搅拌机内，添加氢氧化钠后进行搅拌，经过搅拌后的凹凸棒矿泥浆输送到钠化池中陈化1～7天；钠化配料按重量百分比由下列组分组成：凹凸棒矿泥浆95～99.5％和氢氧化钠0.5～5％；(3)酸化处理：将钠化后凹凸棒矿泥浆输送到搅拌机内，添加浓度为98％的硫酸后进行搅拌，经过搅拌后的凹凸棒矿泥浆输送到酸化池中陈化1～3天；酸化配料按重量百分比由下列组分组成：钠化后的凹凸棒矿泥浆92～99.5％和浓度为98％的硫酸0.5～8％；(4)水洗和筛去杂质：将酸化后的凹凸棒矿泥浆输送到沉淀池中，重新加水浸泡，用气泵冲翻，筛去杂质，沉淀后放出浸泡水，并将沉淀后的泥浆输送到成品池内，沉淀后的泥浆为膏状凹凸棒石粘土；水洗配料按重量百分比由下列组分组成：酸化后的凹凸棒矿泥浆25～65％和水35～75％；膏状凹凸棒石粘土按重量百分比由下列组分组成：凹凸棒石粘土5～40％和水60～95％；

凹凸棒矿造浆生产工艺是：将凹凸棒矿输入搅拌机内搅拌，经挤出机挤压成片状后，再次输入搅拌机内搅拌，经挤出机挤压成片状后自然晾晒，晾干的凹凸棒矿输送到原料池中浸泡，用气泵冲翻，沉淀后放出浸泡水，筛去杂质，输入半成品池中，重新加水浸泡，用气泵冲翻，沉淀后放出浸泡水，并将沉淀后的泥浆输送到成品池内，即为凹凸棒矿泥浆成品；

聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料的制备方法，工艺步骤如下：向去离子水中加入凹凸棒土原料制成浆料；在不断搅拌的条件下，向浆料中加入苯胺，再加入无机酸，氧化剂溶液进行氧化聚合，制得无机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料；再对无机酸掺杂的聚苯胺/凹凸棒土纳米导电复合材料进行脱杂，然后抽滤，并用去离子水洗至滤液呈无色中性，得到本征态聚苯胺/凹凸棒土纳米复合材料；重新分散在水中形成浆体，然后在浆体中加入有机酸进行再掺杂；再进行抽滤，并用去离子水洗去游离的有机酸，置于40～80℃下干燥，最后经粉碎得到墨绿色粉体。