CN104497833A - 一种高性能环保水性导电防静电涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能环保水性导电防静电涂料及其制备方法，它的原料及其质量百分比含量如下：非离子水性聚氨酯乳液：35-50%，石墨烯：0.5%-5%，润湿剂：0.1-0.5%，滑石粉：10-15%，分散剂：0.5-1%，防闪锈剂：0.1-0.5%，防沉降剂：0.-1%，成膜助剂：5-1.5%，偶联剂：0.5-1%，其余成分为水。本发明设计合理，环保、性能稳定、防腐性能好；非离子型水性聚氨酯乳液，具有高的附着力，耐洗涤性，性能稳定；石墨烯导电性好，防腐性能强。

Description

一种高性能环保水性导电防静电涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及是一种高性能环保水性导电防静电涂料及其制备方法，主要用于防止静电。

背景技术

随着科学技术的发展，石油、化工、医疗等各行各业越来越倾向于机械化和电子化，这些因素都使得静电在社会中的危害越来越显性化。静电容易在金属及非金属材料表面积聚，轻则致使仪器设备运行障碍，重则将会击穿电子元件，引起电击、火灾或爆炸等事故。因此，电子元件和设备的防静电要求越来越高。

目前防静电的技术方法较多，导静电涂料相比于电镀、真空溅射具备了制备工艺简单、施工方便、成本低廉等优点，尤其适用于各种复杂形状表面。相比于导静电棒，导静电涂料的适用范围广，使用寿命长。

导静电涂料主要分为本征型和添加型，其中关于添加型的研究较多。添加型导静电涂料主要通过填充导电碳系列、金属、金属氧化物及高分子离子等，目前这些填料存在的最大问题是分散性及相容性差，直接影响了涂层的附着力。

国内市场上的导静电涂料基本为溶剂型涂料，不仅需要成本较高的有机溶剂，而且会污染了环境，危害人体健康。关于环保型涂料需求呼声越来越高。

中国专利号：201210091725.7，公开了一种环保型水性防腐导静电涂料及其制备方法，它选用了非离子型水性环氧树脂和非离子型环氧固化剂组成成膜物质，并以水为介质制备而成。涂料绿色环保、具有轻质、色浅、导静电性能稳定，具有优异的防腐性能、力学性能和化学稳定性等特点。其缺陷是贮存稳定性差。

中国专利申请号：201310093936.9，公开了一种水性丙烯酸酯接枝环氧树脂防腐防静电涂料及其制备方法，它水性丙烯酸酯接枝环氧树脂乳液为成膜物质，以碳纳米管为导电填充物，可以有效地集丙烯酸酯树脂与环氧树脂的特点于一体。制备的防腐防静电涂料储存稳定性好，施工性能好，涂膜干燥快，干燥后涂膜平整，具有优异的机械性能、防静电性能，耐酸，耐碱，耐盐水等。其缺陷是所得涂层电阻不稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提出一种设计合理，环保、性能稳定、防腐性能好的高性能环保水性导电防静电涂料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高性能环保水性导电防静电涂料，其特征在于：它的原料及其质量百分比含量如下：

非离子水性聚氨酯乳液：35-50%，

石墨烯：0.5%-5%，

润湿剂：0.1-0.5%，

滑石粉：10-15%，

分散剂：0.5-1%，

防闪锈剂：0.1-0.5%，

防沉降剂：0.-1%，

成膜助剂：0.5-1.5%，

偶联剂：0.5-1%，

其余成分为水；

其中，所述的非离子水性聚氨酯乳液由下述原料配制而成：

（A1）

（A2）

（A3）。

本发明所述非离子水性聚氨酯乳液的合成方法为：

本发明所述非离子水性聚氨酯乳液的合成步骤为：

1）在干燥氮气保护下，将真空脱水后的A1、A2、A3混合加入带有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，混合均匀后，升温至(90±2)℃反应2 h；

2）加入非亲水扩链剂A4，催化剂T-9和T-12各数滴，在85℃反应1 h；

3）加入扩链剂、交联剂TMP，并用溶剂Ac调节体系黏度，在(60±2)℃反应至残留-NCO含量不再变化，降温至40℃出料；

4）加去离子水进行乳化，得到半透明或白色乳液，减压蒸馏脱去溶剂即得非离子水性聚氨酯乳液。

本发明所述的石墨烯由氧化石墨烯和水合肼制备而成；将的氧化石墨烯和水合肼混合倒入三口瓶中，加热还原24小时，还原完成后，加溶液进行抽滤、洗涤、烘干和称量，得到石墨烯。

本发明还提供了一种高性能环保水性导电防静电涂料制备方法，其特征在于：它的制备步骤如下：

1）将非离子水性聚氨酯乳液与润湿剂、滑石粉、偶联剂、防闪锈剂在分散机中混合高速搅拌0.5小时后得到均匀体系；

2）在上述均匀体系中继续加入防沉剂、滑石粉和石墨烯高速剪切1小时，再移至研磨机中研磨至平均粒径小于40μm；

3）将研磨后的浆料灌入调漆罐中，加入成膜助剂，用水调节至粘度后过筛，得到成品。

本发明与现有技术相比，具有以下明显效果：

（1）合成了新型的非离子型水性聚氨酯乳液，具有高的附着力，耐洗涤性，性能稳定。

（2）选用了石墨烯为导静电剂填料，石墨烯是一种有碳原子构成的单层片状结构的新材料，其中碳原子通过sp²杂化轨道与周围的碳原子相连，形成了具有离域大π键的二维材料，具有良好的导电性能，很少用量就能达到理想的导静电效果，漆膜表面电阻达到10⁶-10¹⁰Ω。它具备快速导电性，能够将迅速产生的静电及时导出，阻断了静电的积聚。同时这一快速导电性还能有效的抑制腐蚀的发生。

（3）石墨烯结构中存在较多缺陷，有利于与树脂结合，增加了其与树脂的相容性；石墨烯带有的极性大的活性基团，能够增强涂层的附着力。

（4）石墨烯的加入还是涂膜具备了较好防腐性能：石墨烯是纳米结构物质，小尺寸效应使它能够填充到涂料的空洞和缺陷中，在一定程度上阻止和延缓了小分子腐蚀介质侵入金属基体，它的二维片层结构能够形成致密的物理保护层，增强了涂层的防腐性能。

（5）石墨烯的表现效应使其与水的接触角很大，耐水性强。

（6）本发明产品能稳定贮存6个月。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例提供了一种高性能环保水性导电防静电涂料，它的原料及其质量百分比含量如下：非离子水性聚氨酯乳液：35-50%，石墨烯：0.5%-5%，润湿剂：0.1-0.5%，滑石粉：10-15%，分散剂：0.5-1%，防闪锈剂：0.1-0.5%，防沉降剂：0.-1%，成膜助剂：0.5-1.5%，偶联剂：0.5-1%，其余成分为水。

它的制备方法为：

1）将非离子水性聚氨酯乳液与润湿剂、滑石粉、偶联剂、防闪锈剂在分散机中混合高速搅拌0.5小时后得到均匀体系；

2）在上述均匀体系中继续加入防沉剂、滑石粉和石墨烯高速剪切1小时，再移至研磨机中研磨至平均粒径小于40μm；

3）将研磨后的浆料灌入调漆罐中，加入成膜助剂，用水调节至粘度后过筛，得到成品。

本实施例中，非离子水性聚氨酯乳液的合成方法如下：

本实施例中，石墨烯由氧化石墨烯和水合肼制备而成；将的氧化石墨烯和水合肼混合倒入三口瓶中，加热还原24小时，还原完成后，加溶液进行抽滤、洗涤、烘干和称量，得到石墨烯。

下表是本发明各原料不同含量情况下的具体实施例。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高性能环保水性导电防静电涂料，其特征在于：它的原料及其质量百分比含量如下：

非离子水性聚氨酯乳液：35-50%，

石墨烯：0.5%-5%，

润湿剂：0.1-0.5%，

滑石粉：10-15%，

分散剂：0.5-1%，

防闪锈剂：0.1-0.5%，

防沉降剂：0.-1%，

成膜助剂：0.5-1.5%，

偶联剂：0.5-1%，

其余成分为水；

其中，所述的非离子水性聚氨酯乳液由下述原料配制而成：

     （A1）

          （A2）

     （A3）。

2.根据权利要求1所述的高性能环保水性导电防静电涂料，其特征在于：所述非离子水性聚氨酯乳液的合成方法为：

。

3.根据权利要求2所述的高性能环保水性导电防静电涂料，其特征在于：所述非离子水性聚氨酯乳液的合成步骤为：

1）在干燥氮气保护下，将真空脱水后的A1、A2、A3混合加入带有温度计和冷凝管的四口烧瓶中，混合均匀后，升温至(90±2)℃反应2 h；

2）加入非亲水扩链剂A4，催化剂T-9和T-12各数滴，在85℃反应1 h；

3）加入扩链剂、交联剂TMP，并用溶剂Ac调节体系黏度，在(60±2)℃反应至残留-NCO含量不再变化，降温至40℃出料；

4）加去离子水进行乳化，得到半透明或白色乳液，减压蒸馏脱去溶剂即得非离子水性聚氨酯乳液。

4.根据权利要求1所述的高性能环保水性导电防静电涂料，其特征在于：所述的石墨烯由氧化石墨烯和水合肼制备而成；将的氧化石墨烯和水合肼混合倒入三口瓶中，加热还原24小时，还原完成后，加溶液进行抽滤、洗涤、烘干和称量，得到石墨烯。

5.一种根据权利要求1-4任一所述的高性能环保水性导电防静电涂料制备方法，其特征在于：它的制备步骤如下：

1）将非离子水性聚氨酯乳液与润湿剂、滑石粉、偶联剂、防闪锈剂在分散机中混合高速搅拌0.5小时后得到均匀体系；

2）在上述均匀体系中继续加入防沉剂、滑石粉和石墨烯高速剪切1小时，再移至研磨机中研磨至平均粒径小于40μm；

3）将研磨后的浆料灌入调漆罐中，加入成膜助剂，用水调节至粘度后过筛，得到成品。