CN104830224A - 聚醚砜抗静电防腐涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚醚砜抗静电防腐涂层及其制备方法与应用，属于涂料的技术领域。本发明的涂料由以质量计的热塑性聚醚砜树脂:耐高温氟树脂:导电填料:复合溶剂和助剂之和为80:30:1.35～3.85:280组成。制备是将热塑性聚醚砜树脂、耐高温氟树脂、导电填料、复合溶剂和助剂混合后500～800r/min搅拌30～60min，再以3500～5000r/min的转速研磨4～8小时。本发明提供的涂料具有与金属基材附着力好，耐酸碱腐蚀能力强的特点，制备的涂层在10³Hz频率下的交流电导率为1.71×10^-8～3.20×10^-4S/m，具有很好的抗静电能力，可应用于电子、电器、航空、石油化工等行业。

Description

聚醚砜抗静电防腐涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于涂料的技术领域。

背景技术

由于静电会影响电子设备的正常工作，并且由静电引起的火花会引发火灾和爆炸，所以近几年来人们越来越重视由静电引起的危害。而消除静电危害的方法通常有两种：一、阻止静电的产生，从源头上解决静电；二、就是尽快的将已经产生的静电中和。然而在很多实际生产中，尤其是大型化工设备以及电子产品中，由于仪器设备的特性，很难控制使设备不产生静电。这就需要我们能够及时将已经产生的静电中和，进而将静电危害降到最低。

在此背景之下，抗静电涂料应运而生。因为抗静电涂料可以直接涂覆在设备表面，在不影响设备正常功能的情况下将设备积累的静电及时导出，消除静电危害。目前越来越多的科研工作者将精力投入到抗静电涂料的研发中。但是目前的抗静电涂料还有很多局限性，如目前常规抗静电涂料很难应用于严苛的环境中，如酸性、碱性和盐雾环境中；并且很多抗静电涂料添加的导电填料含量过高，严重影响了涂料的防腐性能。

发明内容

为了解决现有的抗静电涂料难以应用于酸性、碱性环境中，本发明提供了一种具有良好耐酸碱、耐溶剂性能的聚醚砜抗静电防腐涂料。

本发明的聚醚砜抗静电涂料，由聚醚砜树脂、氟树脂、碳纳米管导电填料、复合溶剂和助剂组成，其中按质量计聚醚砜树脂∶氟树脂∶碳纳米管导电填料(按照导电填料中的碳纳米管量计算)∶复合溶剂和助剂之和为80∶30∶(1.35～3.85)∶280，且复合溶剂∶助剂为(35～60)∶(5～40)；所述复合溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺及N，N-二甲基乙酰胺中的2～3种，助剂为丁酮、甲苯、环己酮及二甲苯中的1～4种。所述聚醚砜树脂为热塑性树脂，优选对数比粘度在0.31～0.37之间的聚醚砜树脂。

所用氟树脂为耐高温氟树脂，具体的为粒径在10μm以内的聚四氟乙烯树脂。

所述碳纳米管导电填料，优选型号为CF-0的可分散性碳纳米管，其成分为CNTs/分散剂＝90/10；或型号为CF-1的碳纳米管云母导电复合填料，其成分为CNTs/云母粉＝10/90。

所述复合溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺及N，N-二甲基乙酰胺中的两种或多种，使用多种时可根据溶解要求选择任意比例；所述助剂为丁酮、甲苯、环己酮及二甲苯中的一种或多种，并可根据溶解需要选择任意比例。

本发明中的抗静电防腐涂料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、按照上述比例称取聚醚砜树脂、氟树脂、碳纳米管导电填料、复合溶剂和助剂；

步骤二、将上述原料混合，以500～800r/min的转速搅拌30～60min；

步骤三、以3500～5000r/min的转速用砂磨机研磨4～8小时完成涂料制备。

本发明中的抗静电防腐涂料用于金属表面喷涂，涂层厚度优选60～150μm。

该涂层在10³Hz频率下的交流电导率为1.71032×10^-8～3.19103×10^-4S/m。

该涂层性能如下：

1)漆膜附着力：0级；

2)漆膜耐冲击：50kg·cm；

3)漆膜硬度：3H；

4)漆膜不粘性：110°～120°；

5)10％硫酸溶液浸泡：72小时后，涂层不起泡，不粉化，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级；

6)10％氢氧化钠中浸泡：72小时后，涂层不起泡，不粉化，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级；

7)甲苯中浸泡：72小时后，涂层不起泡，不发粘，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级；

8)丁酮中浸泡：2小时后，涂层不起泡，不发粘，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级。

本发明的有益效果：

(1)耐高温氟树脂的添加使涂层防粘性良好，涂层表面接触角在110°以上，具有很好的疏水性和防油性。

(2)涂料的施工工艺简单，无需专用喷涂设备即可进行涂装，涂层厚度可控，适合大部分对涂层厚度有严格要求的场合。

(3)涂层附着力较好，添加不同种类的导电填料时所得涂层在钢板表面附着力等级均为0级。

(4)本配方所生产涂层具有优异的耐酸、耐碱及耐溶剂性能，当浸泡在浓度为10％的硫酸或氢氧化钠溶液中时，72小时后涂层表面没有任何变化，附着力等级为0级；在丙酮、丁酮中浸泡24小时以后，涂层无发粘、起泡现象。

(5)本配方生产的涂料对钢铁等金属附着力较好，优化以后的配方在钢铁表面附着力等级为0级，符合国家标准GB9286—98的要求。

(6)此涂层在10³Hz频率下的交流电导率可以达到1.71032×10^-8～3.19103×10^-4S/m，具有很好的抗静电能力，可应用于电子、电器、航空、石油化工等行业，如石油储罐、石油管道等。

总之，本发明所述抗静电防腐聚醚砜涂料的制备方法简单，生产工艺简单，可操控性强，并且具有较强的不粘性能，是一种优异的抗静电防腐涂料。

附图说明

图1为实施例1中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

图2为实施例2中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

图3为实施例3中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

图4为实施例4中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

图5为实施例5中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

图6为实施例6中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

图7为实施例7中制得的聚醚砜抗静电防腐涂层淬断面的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例的方式具体说明本发明技术方案。

实施例1：

1)将80g对数比粘度为0.35的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、1.5g可分散性碳纳米管(可以是CF-0，碳纳米管含量为1.35g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以3500r/min的速度砂磨6小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层。

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为1.75328×10^-8S/m，具有抗静电功能。并且从图1中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

实施例2：

1)将80g对数比粘度为0.31的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、1.5g可分散性碳纳米管(可以是CF-0，碳纳米管含量为1.35g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以5000r/min的速度砂磨6小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层。

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为1.89412×10^-8S/m，具有抗静电功能。并且从图2中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

实施例3：

1)将80g对数比粘度为0.37的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、1.5g可分散性碳纳米管(可以是CF-0，碳纳米管含量为1.35g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以3500r/min的速度砂磨6小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为1.71032×10^-8S/m，具有抗静电功能。并且从图3中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

实施例4：

1)将80g对数比粘度为0.35的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、2.5g可分散性碳纳米管(可以是CF-0，碳纳米管含量为2.25g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以3500r/min的速度砂磨4小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层。

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为5.73464×10^-5S/m，具有抗静电功能。并且从图4中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

实施例5：

1)将80g对数比粘度为0.35的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、3.3g可分散性碳纳米管(可以是CF-0，碳纳米管含量为2.97g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以3500r/min的速度砂磨8小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层。

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为2.69707×10^-4S/m，具有抗静电功能。并且从图5中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

实施例6：

1)将80g对数比粘度为0.35的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、15g云母—碳纳米管复合导电粉(可以是CF-1，碳纳米管含量为1.5g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以3500r/min的速度砂磨4小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层。

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为2.16121×10^-8S/m，具有抗静电功能。并且从图6中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

实施例7：

1)将80g对数比粘度为0.35的热塑性聚醚砜树脂、30g聚四氟乙烯树脂、38.5g云母—碳纳米管复合导电粉(CF-1，碳纳米管含量为3.85g)、75g甲苯、20g丁酮、75g N，N-二甲基乙酰胺和110g N-甲基吡咯烷酮混合后，以600r/min转速搅拌30min，然后再用砂磨机以3500r/min的速度砂磨6小时，得到聚醚砜抗静电防腐涂料。

2)将钢板进行喷砂处理以后，用丙酮及乙醇洗净，放入烘箱中烘干。

3)通过空气喷涂，将聚醚砜抗静电防腐涂料均匀喷涂在钢板表面，经烘干、固化获得涂层。

4)涂层性能如下表所示：

本实施例所提供的抗静电防腐涂层，在10³Hz频率下的电导率为3.19103×10^-4S/m，具有抗静电功能。并且从图7中可以清楚的看出，可分散性碳纳米管均匀地分散在聚醚砜树脂基体中，无团聚现象。

以上实施例仅为本发明部分内容，本发明中利用聚醚砜作为基体树脂，同时利用氟树脂耐腐蚀耐高温等特点，减少加入导电填料的量，即可以在加入极少量导电填料的情况下达到抗静电和耐腐蚀的目的。因此，可以选用的氟树脂不限于实施例中的聚四氟乙烯树脂，导电填料的选择也不局限于实施例中所举出的两种，其他碳纳米管导电填料同样适用于本发明。由于本领域的技术人员公知粒径为10微米以下的氟树脂在作为涂料时更有利于喷涂的实现，因此选择粒径为10微米以下的氟树脂为本发明优选的技术方案。

此外，在发明内容中所限定的溶剂和助溶剂范围内，本领域技术人员可以根据溶解的情况选择任意的混合比例实现本发明，通常情况下复合溶剂与助剂之间的质量比可以选择(35～60)∶(5～40)并且能够达到相同的技术效果，实施例中给出的比例为优选方案。以上实施例中的各性能的测试方法均是按照相应的国家标准或公认标准进行的。

Claims (9)

1.一种聚醚砜抗静电防腐涂料，其特征在于：由聚醚砜树脂、氟树脂、碳纳米管导电填料、复合溶剂和助剂组成，其中按质量比聚醚砜树脂∶氟树脂∶碳纳米管导电填料∶复合溶剂和助剂之和为80∶30∶1.35～3.85∶280，且复合溶剂∶助剂为35～60∶5～40；所述的碳纳米管导电填料的质量比按照其中的碳纳米管质量计算；所述复合溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺及N，N-二甲基乙酰胺中的2～3种，助剂为丁酮、甲苯、环己酮及二甲苯中的1～4种；其中，聚醚砜树脂的对数比粘度为0.31～0.37。

2.如权利要求1所述的聚醚砜抗静电防腐涂料，其特征在于：所述氟树脂为聚四氟乙烯树脂。

3.如权利要求1所述的聚醚砜抗静电防腐涂料，其特征在于：所述氟树脂的粒径在10μm以下。

4.如权利要求1所述的聚醚砜抗静电防腐涂料，其特征在于：所述碳纳米管导电填料是型号为CF-0的可分散性碳纳米管或型号为CF-1的碳纳米管云母导电复合填料。

5.一种制备如权利要求1的聚醚砜抗静电防腐涂料的方法，具体步骤如下：

步骤一、按照聚醚砜树脂∶氟树脂∶碳纳米管导电填料∶复合溶剂和助剂的质量比为80∶30∶1.35～3.85∶280且复合溶剂∶助剂为35～60∶5～40的比例称取热塑性聚醚砜树脂、耐高温氟树脂、导电填料、复合溶剂和助剂；所述的碳纳米管导电填料的质量比按照其中的碳纳米管质量计算；所述复合溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺及N，N-二甲基乙酰胺中的两种或多种，助剂为丁酮、甲苯、环己酮及二甲苯中的一种或多种；其中，聚醚砜树脂的对数比粘度为0.31～0.37；

步骤二、将上述原料混合，以500～800r/min的转速搅拌30～60min；

步骤三、以3500～5000r/min的转速用砂磨机研磨4～8小时完成涂料制备。

6.一种聚醚砜抗静电防腐涂层，其特征在于将如权利要求1、2、3或4所述的聚醚砜抗静电防腐涂料喷涂于金属表面。

7.如权利要求6所述的一种聚醚砜抗静电防腐涂层，其特征在于：其厚度为60～150μm。

8.如权利要求7所述的一种聚醚砜抗静电防腐涂层，其特征在于：其在10³Hz频率下的交流电导率为1.71×10^-8～3.20×10^-4S/m。

9.根据权利要求7或8所述的聚醚砜抗静电防腐涂层，其特征在于：其性能如下：

1)漆膜附着力：0级；

2)漆膜耐冲击：50kg·cm；

3)漆膜硬度：3H；

4)漆膜不粘性：110°～120°；

5)10％硫酸溶液浸泡：72小时后，涂层不起泡，不粉化，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级；

6)10％氢氧化钠中浸泡：72小时后，涂层不起泡，不粉化，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级；

7)甲苯中浸泡：72小时后，涂层不起泡，不发粘，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级；

8)丁酮中浸泡：2小时后，涂层不起泡，不发粘，不脱落，不起皱，不开裂，附着力0级。