CN102702918A - 一种导电涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电涂料组合物，所述组合物按质量百分比包括：树脂：12~58%、导电填料：20~50%、偶联剂：5~20%、溶剂：5~20%。本发明同时还提供了该导电涂料组合物的制备方法。该涂料除具有优异的导电性能外，还具有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐污染性，使用时不会造成底材爆裂，并且对环境友好。

Description

一种导电涂料组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于导电涂料领域，具体地，本发明涉及一种导电涂料组合物及其制备方法。

背景技术

随着信息、家电、电子、军事以及航空技术的发展，电磁波辐射的危害性受到人们的高度重视。电磁波辐射不仅影响人体的身体健康，同时还干扰电子设备的正常使用功能。如何有效地防止电磁波辐射的干扰日益受到人们的重视。目前高电阻率的塑料底材的大量使用使得防止电磁辐射干扰尤其重要。

常用的防止电磁辐射的方法为在底材的表面形成导电层，使底材具有传导电流和排除积累静电荷的能力，从而起到防止电磁辐射干扰的作用。可以通过真空溅射、电镀、涂导电涂料等方式在底材的表面形成导电层。与真空溅射和电镀方式相比，导电涂料具有施工方便、设备简单、成本低廉、应用范围广等诸多优点，尤其适用于各种复杂形状表面的涂覆。

例如，CN 1441014A公开了一种环保型纳米导电涂料组合物，其特征在于，以导电涂料组合物总重量计，该导电涂料组合物含有5-80%的成膜树脂，2-80%的纳米导电粒子，10-90%的溶剂，1-20%的金属粒子固定剂和0.01-15%的纳米粒子的表面改性剂，其中成膜树脂选自下面树脂中的一种或几种：氨基树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂，所选用氨基树脂的分子量范围为8000-100000，丙烯酸树脂的分子量为10000-100000，聚氨酯粘度为100-1500厘泊，环氧树脂的粘度为100-1200厘泊；所使用的溶剂为二元酸酯，所述二元酸酯是戊二酸酯、己二酸酯及琥珀酸二酯中至少两种的合成物。该导电涂料组合物的缺点是在导电涂料组合物的使用过程中容易造成底材扰曲或爆裂。

CN101096470公开了一种导电涂料组合物，该组合物包括导电粒子、树脂和溶剂，其中，所述树脂为醇溶性树脂，所述溶剂为醇溶性溶剂。在该发明提供的导电涂料组合物种，所使用的树脂和溶剂分别为醇溶性树脂和醇溶剂，由于醇溶性树脂和醇溶剂对底材的腐蚀性很弱，因此，该发明的导电涂料组合物在使用时不会造成底材爆裂。而且，醇溶性树脂和醇溶剂对人体和环境的刺激性很小，具有环保的特性，但是该涂料耐水性较差。

CN101935489A公开了一种凹凸棒导电涂料，由如下质量百分比的原料制成：10~50%树脂，5~40%凹凸棒导电填料，0~10%消泡剂，0~10%流平剂，0~10%其它助剂和余量的溶剂。该凹凸棒导电涂料具有良好的导电性以及电磁屏蔽作用，且制备方法简单，成本低，适用于工业化生产。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种导电涂料组合物，该涂料除具有优异的导电性能外，还具有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐污染性，使用时不会造成底材爆裂，并且对环境友好。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述导电涂料组合物，按质量百分比包括：

树脂      12~58%

导电填料  20~50%

偶联剂    5~20%

溶剂      5~20%。

作为优选技术方案，所述组合物按质量百分比包括：

树脂      15~55%

导电填料  25~45%

偶联剂    10~20%

溶剂      10~20%。

作为优选技术方案，所述组合物按质量百分比包括：

树脂      20~50%

导电填料  30~40%

偶联剂    12~20%

溶剂      12~20%。

所述树脂的质量百分比为12~58%，例如14%、16%、18%、20%、22%、24%、56%、54%、52%、50%、48%、46%，优选15~55%，进一步优选20~50%。

所述导电填料的质量百分比为20~50%，例如22%、24%、26%、28%、30%、32%、48%、46%、44%、42%、40%，优选25~45%，进一步优选30~40%。

所述偶联剂的质量百分比为5~20%，例如6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%，优选10~20%，进一步优选12~20%。

所述溶剂的质量百分比为5~20%，例如6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%，优选10~20%，进一步优选12~20%。

作为优选技术方案，所述树脂选自环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、氟碳树脂中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如环氧树脂和醇酸树脂的混合物，氟碳树脂和聚氨酯树脂的混合物，酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物，氨基树脂和环氧树脂的混合物，醇酸树脂和氟碳树脂的混合物，聚氨酯树脂和酚醛树脂的混合物，丙烯酸树脂和氨基树脂的混合物，环氧树脂、醇酸树脂和氟碳树脂的混合物，聚氨酯树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂的混合物，氨基树脂、环氧树脂和醇酸树脂的混合物，氟碳树脂、聚氨酯树脂和酚醛树脂的混合物，环氧树脂、醇酸树脂、氟碳树脂和聚氨酯树脂的混合物，酚醛树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂和氟碳树脂的混合物。

所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如硼酸酯偶联剂和磷酸酯偶联剂的混合物，金属复合偶联剂和铝酸酯偶联剂的混合物，钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的混合物，磷酸酯偶联剂和金属复合偶联剂的混合物，铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物，硅烷偶联剂和硼酸酯偶联剂的混合物，磷酸酯偶联剂、金属复合偶联剂和铝酸酯偶联剂的混合物，钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和硼酸酯偶联剂的混合物。

所述导电填料包括凹凸棒导电填料和/或导电粒子。

所述凹凸棒导电填料是将导电金属或导电金属氧化物中的一种或多种包覆在凹凸棒表面制备得到，可商购得到。

所述导电粒子选自银、铜、银铜合金、镍、钛中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如银和铜的混合物，银和银铜合金的混合物，银和镍的混合物，银和钛的的混合物，银、铜和银铜合金的混合物，银、铜和镍的混合物，银、铜和钛的混合物，银铜合金、钛和镍的混合物，银铜合金、铜、镍和钛的混合物。

所述导电粒子的粒径为0.5~20μm，例如1μm、3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm、17μm、19μm，优选1~15μm，进一步优选5~15μm。

所述组合物可以添加一些常规助剂，所述助剂包括附着力促进剂、流平剂、消泡剂、防沉剂、润湿分散剂、防霉剂、稳定剂中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如稳定剂和防霉剂的混合物，润湿分散剂和防沉剂的混合物，消泡剂和流平剂的混合物，附着力促进剂和稳定剂的混合物，防霉剂和润湿分散剂的混合物，防沉剂和消泡剂的混合物，流平剂和附着力促进剂的混合物，稳定剂、防霉剂和润湿分散剂的混合物，防沉剂、消泡剂和流平剂的混合物。

所述附着力促进剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

所述流平剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

所述消泡剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

所述防沉剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

所述润湿分散剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

所述防霉剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

所述稳定剂的质量百分比为0.5~5%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，使所述涂料组合物具有其它功能。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。不管本发明所述组合物包括何种成分，所述组合物各组分之和均为100%。

本领域技术人员可以根据树脂的性能选择合适的溶剂。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的涂料组合物的制备方法，所述方法为：按配方将各物质混合，搅拌均匀，得到导电涂料组合物。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

该涂料除具有优异的导电性能外，还具有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐污染性，使用时不会造成底材爆裂，并且对环境友好。

该导电涂料制备工艺简单，涂层平整度好，耐擦洗、耐候性优良。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

所述涂料组合物，按质量百分比包括：

按上述配方将各物质混合，搅拌均匀，得到导电涂料组合物。

实施例2

按上述配方将各物质混合，搅拌均匀，得到导电涂料组合物。

实施例3

按上述配方将各物质混合，搅拌均匀，得到导电涂料组合物。

对比例1

对比例1CN101096470所公开的实施例1。

将15重量份B-67树脂(罗门哈斯公司生产)、5重量份有机改性的硼润土防沉剂818(Elementis Specialties公司生产)、2重量份润湿分散剂(DP983，德谦公司生产)、2重量份单烷氧钦酸醋偶联剂T204(南京翔飞公司生产)混合，以3000转/分钟的速度搅拌30分钟。然后向得到的混合物中加入16重量份的平均粒子直径为1微米的球状导电银粉(SA-1，昆明理工恒达)和10重量份的平均粒子直径为10微米的片状导电银粉(PA-1D，昆明理工恒达)，再加入50重量份的溶剂(体积比为1:1的乙醇和异丙醇)，以3000转/分钟的速度搅拌4小时，得到导电涂料组合物。

对比例2

对比例2为CN 101935489A所公开的实施例5。

通过共混法制备包覆有银颗粒的凹凸棒导电填料，具体过程如下:取银粉颗粒(SSP-o1，昆明诺曼电子公司提供)10g，在212g去离子水中与35g凹凸棒均匀搅拌混合并研磨3小时，即得包有银颗粒的四凸棒导电填料。

将20g水溶性聚氨酷树脂(WTB-5228，上海多森化工有限公司生产)，5g水溶性丙烯酸树脂(HD2073，美国华恩斯公司生产)和50g水在2000转/分钟高速搅拌器的均匀搅拌使树脂均匀分散，得到混合物A。

将25g包覆有一银颗粒的凹凸棒导电填料、5g有机硅树脂消泡剂(主要成分为复合硅油和非离子表面活性剂，型号为HZX-201，常州神运化工生产)，50g水和5g碱溶胀型增稠剂(主要成分为聚丙烯酸酷交联物，型号为HT-925，南通晗泰化工生产)混合，用电动搅拌器均匀搅拌1小时使各组分充分混合，得到混合物B。

将上述混合物A和混合物B起在2000转/分钟条件下搅拌30分钟使其均匀混合，即得到凹凸棒导电涂料。

由实施例1-3制备的导电涂料组合物和对比例1-2所公开的导电涂料分别用乙醇以体积比1∶1稀释，然后喷涂在聚对苯二甲酸乙二酯底材上，在空气中干燥5分钟，之后在70℃下干燥10分钟，得到厚度为12.5微米的涂层。然后用下面的方法分别测定涂层的薄层电阻率和附着力，测定结果如表1所示。

薄层电阻率的测定方法：GB/T 16906-1997

附着力的测定方法：ASTMD3359

表1实施例1-3电阻率和附着力测定结果

实施例	薄层电阻率（毫欧姆/平方米/12.5微米）	附着力
			实施例1	80	5B
实施例2	82	5B
			实施例3	78	5B
对比例1	95	5B

对比例2

191

4B

表1所示的测定结果可以看出，由本发明提供的导电涂料组合物得到的涂层具有较低的薄层电阻率和较高的附着力。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种导电涂料组合物，其特征在于，所述组合物按质量百分比包括：

树脂        12~58%

导电填料    20~50%

偶联剂      5~20%

溶剂        5~20%。

2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物按质量百分比包括：

树脂        15~55%

导电填料    25~45%

偶联剂      10~20%

溶剂        10~20%。

3.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述组合物按质量百分比包括：

树脂        20~50%

导电填料    30~40%

偶联剂      12~20%

溶剂        12~20%。

4.如权利要求1-3之一所述的组合物，其特征在于，所述树脂选自环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、氟碳树脂中的一种或者至少两种的混合物。

5.如权利要求1-4之一所述的组合物，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者至少两种的混合物。

6.如权利要求1-5之一所述的组合物，其特征在于，所述导电填料包括凹凸棒导电填料和/或导电粒子。

7.如权利要求1-6之一所述的组合物，其特征在于，所述凹凸棒导电填料是将导电金属或导电金属氧化物中的一种或多种包覆在凹凸棒表面制备得到。

8.如权利要求1-7之一所述的组合物，其特征在于，所述导电粒子选自银、铜、银铜合金、镍、钛中的一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述导电粒子的粒径为0.5~20μm，优选1~15μm，进一步优选5~15μm。

9.如权利要求1-8之一所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括附着力促进剂、流平剂、消泡剂、防沉剂、润湿分散剂、防霉剂、稳定剂中的一种或者至少两种的混合物。

10.一种如权利要求1-9之一所述的涂料组合物的制备方法，其特征在于，所述方法为：按配方将各物质混合，搅拌均匀，得到导电涂料组合物。