CN102952439B - 一种复合炭导电涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合炭导电涂料及其制备方法，属于导电涂料领域，本发明以丙烯酸树脂为基体材料，以复合炭为导电填料，再加入各种涂料助剂混合制得，组分包括：丙烯酸树脂20%～60%，有机溶剂30%～50%，复合炭导电填料（土状石墨，乙炔黑，碳纤维）20%～50%，硅烷偶联剂0.10%～1.0%，稀释剂0.05%～3%，固化剂0.05%～2%，增稠剂0.01%～0.2%。本发明制得的导电涂料具有良好的导电性。

Description

一种复合炭导电涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于导电涂料领域，具体涉及一种含有复合炭导电填料的导电涂料及其制备方法。

背景技术

导电涂料是指涂覆于非导电基材上并赋予其导电和排除积累静电荷能力的特种涂料。近年来，导电涂料越来越多的应用于防腐，电磁屏蔽和抗静电等领域。按成膜物质是否具有导电性，导电涂料可以分为本征型和掺杂型两种，目前应用最广泛的是掺合性导电涂料，即在树脂基体中混入导电填料，然后涂覆于基材上。

掺杂型导电涂料常用的导电填料有金属系填料、炭系填料、金属氧化物系填料、复合填料、新型纳米导电填料等。由于碳系导电涂料具有成本低、质轻、结构型高、导电性能良好、导电性能持久以及无毒无害等优点而成为目前用量较大的一种功能涂料。

对炭系导电涂料的研究表明，导电涂料的导电性主要是由导电粒子连接成链并构成的三维空间导电网络，以及当导电粒子间距离足够小时，电子穿越聚合物薄层形成导电通道给复合体系提供的导电性共同决定的，而其中三维空间导电网格的结构是决定涂料导电性大小的主要因素，因此导电粒子的空间构型对涂料导电性有着至关重要的作用。

乙炔炭黑是由非常细小的炭黑粒子聚集成的具有很高结构性的物质。由于它的高结构性和高比表面积，炭黑粒子很容易形成空间导电网格而使复合体系具有良好地导电性。土状石墨具有片层结构和良好地导电性，有利于提高高分子的额导电性，且研究证明，当丙烯酸树脂作为基体时，石墨是最佳的填充材料。碳纤维作为导电填料体系中的后起之秀,具备质轻、高模量、高强度等优点，它有一定的长径比，有利于导电涂层中导电通路的形成。

目前，炭系导电涂料的导电填料主要以单一的或是两种炭填料为主，且导电性有待于提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合炭导电涂料及其制备方法，本发明制备得到的复合炭导电涂料具有良好导电性。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该导电涂料按质量分数由以下组分混合而成：20~60%的基体树脂，20~50%的复合炭导电填料，30~50%的有机溶剂，0.10~1.0%的偶联剂，0.05~3%的稀释剂，0.05~2%的固化剂以及0.01~0.2%的增稠剂，各组分之和等于100%。

所述基体树脂为丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂或氨基树脂。

所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、丙酮、乙酸乙酯或异丙醇。

所述复合炭导电填料为土状石墨、乙炔炭黑或碳纤维中任意两种或三种的混合物。碳纤维纯度高于99.9%、粒度介于5~40微米，生产商为上海水田材料科技有限公司。

所述土状石墨:乙炔炭黑:碳纤维的质量比为16:4:1。

所述偶联剂为硅烷类偶联剂或钛酸酯类偶联剂。

所述稀释剂为环己烯、有机硅稀释剂或氨基类稀释剂。

所述固化剂为胺类固化剂。

所述增稠剂为无机增稠剂类、纤维素类、丙烯酸类或聚氨酯类增稠剂。

上述复合炭导电涂料的制备方法，包括以下步骤：

先将称取的基体树脂用有机溶剂溶解，完全溶解后加入偶联剂对基体树脂进行改性，混合均匀后加入复合炭导电填料，混合均匀后再加入稀释剂、固化剂和增稠剂得混合液，将混合液搅拌均匀制得导电涂料。

各种组分在称取的时候要准确，尽量减小误差，丙烯酸树脂在溶解时一定要溶解完全。加入导电填料和各种助剂后一定要将混合液搅拌均匀。

本发明具有以下有益效果：

1）本发明采用的复合炭导电填料在涂料复合体系中形成三维导电网格结构，通过添加三种不同的炭填料，确定最佳的导电填料的比例，显著的提高了基体树脂的导电性。

2）采用偶联剂对基体树脂进行改性处理，一方面改善了导电填料在基体树脂中的润湿性和分散性，有利于提高涂料的导电性能，另一方面提高了树脂的粘合性，有利于提高涂料的力学性能。

3）采用的环己烯稀释剂可以很好地调节涂料的粘稠度，并且使涂料混合均匀，采用的胺类固化剂可以使涂料在短时间内很好的固化，采用的增稠剂可以增大涂料的粘度，改善涂料的流变性能。

4）本发明通过对涂料中各个组分及其最佳比例进行确定，使制备所得涂料具有良好的导电性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

称取4.0g的丙烯酸树脂（生产厂家：荷兰DSM捷利康，型号：B-725），用8.0g的二甲苯溶解丙烯酸树脂，溶解完全后得透明状溶液，随后向透明状溶液中加入0.1g硅烷偶联剂（KH-550），混合均匀后得树脂体系，向树脂体系中继续加入由0.8g乙炔炭黑和3.2g土状石墨组成的复合炭导电填料，通过搅拌将复合炭导电填料均匀的填充于树脂体系中，再加入0.4g稀释剂（环己烯）、0.03g固化剂（TDI，甲苯二异氰酸酯）和0.01g增稠剂（羟丙基甲基纤维素，西安欧科化工原料公司）得混合液，最后将混合液混合均匀，得到导电涂料。所制得导电涂料的电阻率为0.013Ω·m，与现有技术相比，导电性得到明显提高。

实施例2：

称取5.6g的丙烯酸树脂（生产厂家：荷兰DSM捷利康，型号：B-725），用10g的二甲苯溶解丙烯酸树脂，溶解完全后得透明状溶液，随后向透明状溶液中加入0.05g硅烷偶联剂（KH-550），混合均匀后得树脂体系，向树脂体系中继续加入由0.2g碳纤维、0.8g乙炔炭黑和3.2g土状石墨组成的复合炭导电填料，通过搅拌将复合炭导电填料均匀的填充于树脂体系中，再加入0.2g稀释剂（环己烯）、0.017g固化剂（TDI，甲苯二异氰酸酯）和0.01g增稠剂（羟丙基甲基纤维素，西安欧科化工原料公司）得混合液，最后将混合液混合均匀，得到导电涂料。所制得导电涂料的电阻率为0.009Ω·m，比实施例1中的电阻率还要低，导电性进一步提高。

Claims (6)

1.一种复合炭导电涂料，其特征在于：该导电涂料按质量分数由以下组分混合而成：20～60％的基体树脂，20～50％的复合炭导电填料，30～50％的有机溶剂，0.10～1.0％的偶联剂，0.05～3％的稀释剂，0.05～2％的固化剂以及0.01～0.2％的增稠剂，各组分之和等于100％；

所述基体树脂为丙烯酸树脂，所述复合炭导电填料为土状石墨、乙炔炭黑与碳纤维的混合物；所述土状石墨:乙炔炭黑:碳纤维的质量比为16:4:1；所述偶联剂为硅烷类偶联剂或钛酸酯类偶联剂。

2.根据权利要求1所述一种复合炭导电涂料，其特征在于：所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、丙酮、乙酸乙酯或异丙醇。

3.根据权利要求1所述一种复合炭导电涂料，其特征在于：所述稀释剂为环己烯、有机硅稀释剂或氨基类稀释剂。

4.根据权利要求1所述一种复合炭导电涂料，其特征在于：所述固化剂为胺类固化剂。

5.根据权利要求1所述一种复合炭导电涂料，其特征在于：所述增稠剂为无机增稠剂类、纤维素类、丙烯酸类或聚氨酯类增稠剂。

6.一种制备如权利要求1所述复合炭导电涂料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

先将称取的基体树脂用有机溶剂溶解，完全溶解后加入偶联剂，混合均匀后加入复合炭导电填料，混合均匀后再加入稀释剂、固化剂和增稠剂得混合液，将混合液搅拌均匀制得导电涂料。