CN104356737A - 一种导电粉末涂料专用高导电材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料及其重量份数分别为：导电材料10-50份，助溶剂0.3-5份，偶联剂0.5-5份，润湿剂2-10份。本发明主要是将上述材料采用恒温高速混合技术将制备材料应用于导电粉末涂料中，引入羟基、酸酐等极性基团，使导电材料易于与树脂相互接触，形成空间导电网络，导电性能增加。而且可与无机颜填料表面的羟基反应，生成反应性硅醇，有效改善合成树脂与无机颜填料的界面性，兼容性，分散性和流动性。解决了生产过程中导电材料与树脂基料的分层现象，而且制得导电粉末涂料导电性能稳定。在涂层达到相同的导电性能时使用本发明工艺比普通生产工艺降低导电材料用量10-40％，从而节约了成本。

Description

一种导电粉末涂料专用高导电材料及制备方法

技术领域

本发明属于粉末涂料技术领域，涉及导电粉末涂料，尤其是一种导电粉末涂料专用高导电材料及制备方法。

背景技术

导电型粉末涂料是指涂覆于底材上成膜后具有一定的传导电流和消散电荷的功能性粉末涂料，主要用于消除静电，电磁屏蔽，电加热和防腐蚀。目前常用的导电涂料多为掺杂型导电粉末涂料，就是聚合物本身无导电性，以绝缘聚合物为主要成膜物质，在其中掺入导电材料而形成的涂料，它的导电性靠掺入的导电材料实现的。导电材料包括金属粉末(金、银、铜、镍、锌、铝)、非金属粉末(石墨、导电炭黑、乙炔炭黑、无定型碳)和金属氧化物(氧化钛、氧化锌、氧化锡)在粉末涂料中起到提供自由电子载流子的作用。若将导电材料直接掺杂聚合物中，存在导电材料与聚合物分层现象而且导电性能不稳定。一般都过分强调导电材料的几何尺寸因素，几乎未从分子热力学角度去考虑。而实际上，由于聚合物基体与导电材料是不同种类的材料，存在着相分离，亲和性等问题，即聚合物基体与导电材料之间的界面效应对复合体系中导电回路的形成有很大影响。因此，研制一种高导电材料及特殊处理工艺是非常有必要的。

通过检索，发现如下几篇与本发明专利申请相关的专利公开文献：

1、一种导电粉末涂料(CN103497635A)，公开了一种导电粉末涂料，它是由下述重量份的原料组成的：E-42环氧树脂70-80、炭黑10-15、双氰胺10-20、酚醛树脂6-10、纳米二氧化硅10-15、导电硫酸钡10-15、导电聚苯胺4-6、聚山梨酯802.0-3.5、三烯丙基异氰脲酸酯1-2、四甲氧基甲基甘脲2-3、复合填料10-20；本发明涂膜具有很好的耐湿热和耐高低温性，流平性、柔韧性、抗冲击性强，涂料对钢管的附着力好,钢管的防腐性能也得到了提高。

2、一种导电粉末涂料(CN101508866)，公开了一种导电粉末涂料，包括以下物质及重量份：50-95份的粘结料，0-45份填料，1-50份导电助剂，0-10份着色颜料，0-5份助剂，0-45份增韧助剂，所述的粘结料为树脂与相应固化剂的总量，树脂可以是聚酯树脂、环氧树脂、(甲基)丙烯酸树脂、聚氨酯树脂；用于与树脂进行交联反应的固化剂可以是二-和/或多官能团环氧化物、羧酸、双氰胺、酚醛树脂和氨基树脂。本发明与现有技术相比，提高了涂料对钢管的附着力及抗压扁性能等机械指标，同时，钢管的防腐性能也得到了提高。

3、矿井锚固钢绞线防腐导电粉末涂料(CN102993910A)，涉及一种矿井锚固钢绞线防腐导电粉末涂料，其原料构成组分及其重量份数分别为：特种环氧树脂650-800份；固化剂50-150份；导电颜料20-50份；功能填料100-150份；助剂30-50份；将上述物料加到高速混料机，经干混合后加到挤出机，在挤出温度80-90℃进行熔融、混炼、冷却、压片，再经粉碎机粉碎、分级、过筛、包装，成为粉末涂料产成品。本发明具有高导电、阻燃、高玻璃化温度、快速固化、防腐特性，导电值达到10⁶欧姆，是理想的抗静电的涂层，是防火、防爆的安全保证。

通过对比，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术传统生产工艺中聚合物基料与导电材料分层现象和导电值不稳定的缺点，提供一种不但能解决生产过程聚合物基料与导电材料分层的问题，还能保证稳定的高导电值的导电粉末涂料专用高导电材料及其制备方法，该制备方法主要采用恒温高速混合技术将制备材料应用于导电粉末涂料中，引入羟基、酸酐等极性基团，使导电材料易于与树脂相互接触，形成空间导电网络，导电性能增加。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量份数分别为：

而且，所述导电材料包括金属粉末、非金属粉末或金属氧化物。

而且，所述金属粉末为金、银、铜、镍、锌或铝中的一种或几种的混合物。

而且，所述非金属粉末为石墨、导电炭黑、乙炔炭黑或无定型碳中的一种或几种的混合物。

而且，所述金属氧化物为氧化钛、氧化锌或氧化锡中的一种或几种的混合物。

而且，所述助溶剂为乙醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、乙二醇或丙醇中的一种或几种的混合物。

而且，所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂或铝酸酯类偶联剂中的一种或几种的混合物。

而且，所述润湿剂为液体流体流平剂或固体流平剂中的一种或两种的混合物。

如上所述的导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法，步骤如下：

⑴将上述重量50-70％的导电材料的和润湿剂先放入高速混合机内，启动搅拌器同时加热并维持恒温80-100℃状态10-20min；

⑵将助溶剂、偶联剂和剩余导电材料混合均匀，加入混合机内，控制搅拌器转速为650-1450r/min与机内反应温度为85-105℃，高速搅拌10-20分钟，停止搅拌放料，冷却称量，即得导电粉末涂料专用高导电材料。

如上所述的导电粉末涂料专用高导电材料在导电粉末涂料中的应用。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明材料的导电材料中具有能和无机填料和有机聚合物分别进行化学反应的官能团，起到偶联功效，有效改善合成树脂与无机颜填料的界面性、兼容性、分散性和流动性，该导电材料不但能解决生产过程聚合物基料与导电材料分层的问题，而且该导电粉末涂料导电性能稳定。

2、本发明方法主要采用恒温高速混合技术将制备材料应用于导电粉末涂料中，引入羟基、酸酐等极性基团，使导电材料易于与树脂相互接触，形成空间导电网络，导电性能增加；在涂层达到相同的导电性能时使用该方法比普通生产工艺降低导电材料用量10-40％，从而节约了成本。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的试剂，如无特殊规定，均为本领域的常用试剂；本发明中所使用的方法，如无特殊规定，均为本领域的常规方法。

本发明所使用的润湿剂包括液体流体流平剂，固体流平剂，如丙烯酸丁酯等。

实施例1

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量分别为：

上述导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法，步骤如下：

1、将上述重量的导电材料的60％和润湿剂先放入高速混合机内，启动搅拌器同时加热并维持恒温80℃状态15分钟；

2、将助溶剂、偶联剂和剩余导电材料混合均匀，加入高速混合机内，控制搅拌器转速(650-1450r/min)与机内反应温度(85-105℃)，高速搅拌15分钟，停止搅拌放料，冷却称量，即得导电粉末涂料专用高导电材料为A。

实施例2

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量分别为：

上述导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法的步骤同实施例1，得到的高导电材料为B。

实施例3

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量分别为：

上述导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法的步骤同实施例1，得到高导电材料为C。

实施例4

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量分别为：

上述导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法，步骤如下：

1、将上述重量的导电材料的60％和润湿剂先放入高速混合机内，启动搅拌器同时加热并维持恒温100℃状态15分钟；

2、将助溶剂、偶联剂和剩余导电材料混合均匀，加入高速混合机内，控制搅拌器转速(650-1450r/min)与机内反应温度(85-105℃)，高速搅拌15分钟，停止搅拌放料，冷却称量，即得导电粉末涂料专用高导电材料为D。

实施例5

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量分别为：

上述导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法的步骤同实施例4，得到导电粉末涂料专用高导电材料。

实施例6

一种导电粉末涂料专用高导电材料，其原料构成组分及其重量分别为：

上述导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法的步骤如下：

⑴将上述重量50-70％的导电材料的和润湿剂先放入高速混合机内，启动搅拌器同时加热并维持恒温80-100℃状态10-20min；

⑵将助溶剂、偶联剂和剩余导电材料混合均匀，加入混合机内，控制搅拌器转速(650-1450r/min)与机内反应温度(85-105℃)，高速搅拌10-20分钟，停止搅拌放料，冷却称量，即得导电粉末涂料专用高导电材料。

本发明导电粉末涂料专用高导电材料的实际应用效果及试验情况：

为检验本发明的实际应用效果，具体操作如下：

将高导电材料A直接带入配方。2、将高导电材料B直接带入配方。3、将高导电材料C直接带入配方。4、将高导电材料C直接带入配方。5、不经本工艺处理的高导电材料和其他助剂直接带入配方。实施例如下：

涂膜附着力按CJ/T120-2008的规定进行；

涂膜耐冲击性按GB/T1732－1993规定进行；

涂膜内外壁导电值按MT181-1988的规定进行；

涂层耐酸碱性按GB/T9274－1988中甲法(浸泡法)进行，将样板浸入5％(质量百分数)盐酸/氢氧化钠(化学纯)溶液中至规定的时间，取出样板，用流水轻轻地冲洗后立即目视观察涂膜。如三块样板中有二块未出现起泡、开裂、剥落、掉粉、明显变色、明显失光等涂膜病态现象，则评为“无异常”。

表1 本发明实施例中高导电材料与普通工艺的导电材料代入配方，成膜后的性能比较表

从上述表格1可以看出，使用本发明工艺制得的导电粉末涂料导电性比普通工艺要高，而且在实际生产过程中本发明工艺导电性能稳定，且在涂层达到相同的导电性能时使用本发明工艺比普通生产工艺降低导电材料用量10-40％，从而节约了成本。

Claims (10)

1.一种导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：其原料构成组分及其重量份数分别为：

2.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述导电材料包括金属粉末、非金属粉末或金属氧化物。

3.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述金属粉末为金、银、铜、镍、锌或铝中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述非金属粉末为石墨、导电炭黑、乙炔炭黑或无定型碳中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述金属氧化物为氧化钛、氧化锌或氧化锡中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述助溶剂为乙醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、乙二醇或丙醇中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂或铝酸酯类偶联剂中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的导电粉末涂料专用高导电材料，其特征在于：所述润湿剂为液体流体流平剂或固体流平剂中的一种或两种的混合物。

9.如权利要求1至8任一项所述的导电粉末涂料专用高导电材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：

⑴将上述重量50-70％的导电材料的和润湿剂先放入高速混合机内，启动搅拌器同时加热并维持恒温80-100℃状态10-20min；

⑵将助溶剂、偶联剂和剩余导电材料混合均匀，加入混合机内，控制搅拌器转速为650-1450r/min与机内反应温度为85-105℃，高速搅拌10-20分钟，停止搅拌放料，冷却称量，即得导电粉末涂料专用高导电材料。

10.如权利要求1至8任一项所述的导电粉末涂料专用高导电材料在导电粉末涂料中的应用。