CN105505186B - 一种抗静电涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗静电涂料，其由改性聚（3,4‑乙烯二氧噻吩）‑聚苯乙烯磺酸、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、有机硅树脂、丙烯酸二甲氨基乙酯、稀释剂、流平剂、石墨烯、氯化镁、纳米银粉、有机膨润土制备而成，其制备的抗静电涂料成膜固化之后具有自组装特性，能够自由铺展在基底上，并构建高效导电网络，使抗静电膜具有高透光率、高导电率和稳定性，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于涂料制备领域，具体涉及一种抗静电涂料。
背景技术
静电是一种由于接触或摩擦等产生的电荷聚集的现象，日常生活中，由于气候、环境、物理影响会产生静电，而静电的存在会给金属器件带来危害，甚至导致稳定性下降出现仪器故障等缺陷，或是金属输油管道等发生燃烧或爆炸等严重危害。
抗静电涂料是具有导电和排除积累静电荷能力的功能性涂料。抗静电涂料伴随现代科学技术而发展，至今约有半个多世纪的发展历史。早在1948年，美国公布了将银和环氧树脂制成导电胶的专利，这是最早公开的导电涂料。20世纪50年代日本开始生产以银系和碳系为主的防静电涂料。20世纪60年代美、英、日等国相继研制出抗静电涂料。20世纪80年代国外防静电技术和电热涂料技术获得迅速发展，我国也在20世纪50年代开始研究和应用抗静电涂料。
抗静电涂料分为添加型和本征型两类，本征型抗静电涂料技术尚不成熟，因此目前大量使用的抗静电涂料一般为添加型涂料。添加型抗静电涂料是在不导电的基料树脂中添加一定的导电填料实现导静电的功能，只有导电填料的体积分数达到一定的程度才能形成导电网络或通路，体现出导电的性质。常用的导电填料有：碳系材料(炭黑、石墨等)、金属粉末(银粉、铜粉、镍粉等)、半导体金属氧化物(氧化锡、氧化铁、氧化锌)、导电纳米粒子和防静电助剂等。其中金属粉末密度大，形成导电通路需要较大的体积分数，表层易氧化，会降低甚至失去导电性，而且耐腐蚀性差，从而影响涂层的其他性能，因此金属粉末作为导电填料的应用受到一定限制；抗静电剂耐温性、耐水性、耐油性、耐腐蚀性、耐久性差，抗静电性能不稳定；早期抗静电涂料一般采用碳系材料作为导电填料，黑色导电石墨和炭黑分散性差，制品颜色黑，不容易调制为较浅的其他颜色；随着科技的发展，逐渐出现了半导体金属氧化物和纳米导电粉等新型导电填料，并在抗静电涂料中得以应用，这类材料颜色浅，易于调色，丰富了抗静电涂料的颜色体系，但这类材料单独使用时添加量大，分散稳定性较差，会影响涂料和及其涂层的性能，因此一般与碳系材料配合使用。近年来出现了使用导电纤维作为导电填料的抗静电涂料，由于导电纤维直径小，长径比大，仅需很少量的导电纤维就能在涂层中形成导电的网络，可减小对涂层其他性能的影响。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中抗静电涂料的诸多缺陷，经过大量创造性劳动，改变其原料组成及配方，提供一种抗静电涂料配方，与现有技术相比，能够构建高效导电网络，使抗静电膜具有高透光率、高导电率和稳定性，同时还可使涂层固化之后具有更好的力学性能，特别是具有增强增韧作用及高耐磨性的特点，使其具有更好的抗静电耐用性。
为了实现上述目的，本发明抗静电涂料由下述重量份的物料组成：
改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸5-8份、芳香族聚氨酯丙烯酸酯15-20份、有机硅树脂10-13份、丙烯酸二甲氨基乙酯10-15份、稀释剂45-50份、流平剂0.5-0.8份、石墨烯15-20份、氯化镁5-7份、纳米银粉5-7份、有机膨润土0.5-0.8份。
所述改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸的制备方法如下：
在温度为35℃的条件下，将磺化石墨烯、3,4-乙烯二氧噻吩与聚乙二醇分散在去离子水中，使形成的混合体系中所含聚乙二醇的浓度为0.05wt％，且磺化石墨烯，3,4-乙烯二氧噻吩，聚乙二醇的质量比为2:3:0.1，再将该混合体系的pH值调节至4.5，并以500转/min的速度搅拌混合，同时加入氧化剂和催化剂，其中氧化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比是1:2，催化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比0.01:1，随后持续搅拌反应10-72h，之后除去混合反应产物中的杂质离子，即得；
所述稀释剂为：水：异丙醇：乙醇（体积比）=1:7:1；
所述流平剂为：聚二甲基硅氧烷
将改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸在高速分散机中高速剪切分散，转速1000转/min，搅拌60min，依次将芳香族聚氨酯丙烯酸酯、有机硅树脂、丙烯酸二甲氨基乙酯、稀释剂、流平剂、石墨烯、氯化镁、纳米银粉、有机膨润土加入其中搅拌混合均匀，搅拌15－60min，200目过滤网过滤之后，即得。
本发明采用石墨烯防腐，与光固化体系具有良好的共同作用，且效果稳定，作用时效长；
本发明采用纳米银粉与纳米银抗菌剂联合作用，具有较强的抗菌效果，且持续时间长，与光固化体系具有良好的相容性；
本发明制备的改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸不仅能够满足抗静电的要求，而且与光固化体系具有良好的相容性，稀释低聚物、调节体系粘度。
本发明各组成物料之间相互协调，为本申请人经过大量变换条件，参数，经过单因子实验，多因子实验获得，本申请操作参数为发明人经创造性劳动操作获得，其制备的抗静电涂料成膜固化之后具有自组装特性，能够自由铺展在基底上，并构建高效导电网络，使抗静电膜具有高透光率、高导电率和稳定性，同时还可使涂层固化之后具有更好的力学性能，特别是具有增强增韧作用及高耐磨性的特点，使其具有更好的抗静电耐用性。
具体实施方式
实施例1
一种抗静电涂料，其由下述重量份的物料组成：
改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸5份、芳香族聚氨酯丙烯酸酯15份、有机硅树脂10份、丙烯酸二甲氨基乙酯10份、稀释剂45份、流平剂0.5份、石墨烯15份、氯化镁5份、纳米银粉5份、有机膨润土0.5份。
所述改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸的制备方法如下：
在温度为35℃的条件下，将磺化石墨烯、3,4-乙烯二氧噻吩与聚乙二醇分散在去离子水中，使形成的混合体系中所含聚乙二醇的浓度为0.05wt％，且磺化石墨烯，3,4-乙烯二氧噻吩，聚乙二醇的质量比为2:3:0.1，再将该混合体系的pH值调节至4.5，并以500转/min的速度搅拌混合，同时加入氧化剂和催化剂，其中氧化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比是1:2，催化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比0.01:1，随后持续搅拌反应60h，之后除去混合反应产物中的杂质离子，即得，所述氧化剂为过硫酸钠，所述催化剂为三氯化铁。
所述稀释剂为：水：异丙醇：乙醇（体积比）=1:7:1；
所述流平剂为：聚二甲基硅氧烷
将改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸在高速分散机中高速剪切分散，转速1000转/min，搅拌60min，依次将芳香族聚氨酯丙烯酸酯、有机硅树脂、丙烯酸二甲氨基乙酯、稀释剂、流平剂、石墨烯、氯化镁、纳米银粉、有机膨润土加入其中搅拌混合均匀，搅拌15min，200过滤网过滤之后，即得。
测试涂料及成膜后相关性能，快速固化干燥，环保无毒，不发粘、不返粘，抗划伤耐磨；抗静电性能优异且持久稳定，涂料表面电阻为7.2×105Ω/sq，放置一年后涂层表面电阻7.5×105Ω/sq，抗静电性能持久。耐高温性能800℃,6h完好，涂层硬度5H，附着力1级，柔韧性1mm，冲击强度50kg.cm。
实施例2
一种抗静电涂料，其由下述重量份的物料组成：
改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸8份、芳香族聚氨酯丙烯酸酯20份、有机硅树脂13份、丙烯酸二甲氨基乙酯15份、稀释剂50份、流平剂0.8份、石墨烯20份、氯化镁7份、纳米银粉7份、有机膨润土0.8份。
所述改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸的制备方法如下：
在温度为35℃的条件下，将磺化石墨烯、3,4-乙烯二氧噻吩与聚乙二醇分散在去离子水中，使形成的混合体系中所含聚乙二醇的浓度为0.05wt％，且磺化石墨烯，3,4-乙烯二氧噻吩，聚乙二醇的质量比为2:3:0.1，再将该混合体系的pH值调节至4.5，并以500转/min的速度搅拌混合，同时加入氧化剂和催化剂，其中氧化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比是1:2，催化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比0.01:1，随后持续搅拌反应72h，之后除去混合反应产物中的杂质离子，即得，所述氧化剂为过硫酸钠，所述催化剂为三氯化铁。
所述稀释剂为：水：异丙醇：乙醇（体积比）=1:7:1；
所述流平剂为：聚二甲基硅氧烷
将改性聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸在高速分散机中高速剪切分散，转速1000转/min，搅拌60min，依次将芳香族聚氨酯丙烯酸酯、有机硅树脂、丙烯酸二甲氨基乙酯、稀释剂、流平剂、石墨烯、氯化镁、纳米银粉、有机膨润土加入其中搅拌混合均匀，搅拌60min，200过滤网过滤之后，即得。
测试涂料及成膜后相关性能，快速固化干燥，环保无毒，不发粘、不返粘，抗划伤耐磨；抗静电性能优异且持久稳定，涂料表面电阻为6.9×105Ω/sq，放置一年后涂层表面电阻7.3×105Ω/sq，抗静电性能持久。耐高温性能800℃,6h完好，涂层硬度5H，附着力1级，柔韧性1mm，冲击强度50kg.cm。
经过本发明方法抗静电涂料，其抗静电性能持久，耐高温，快速固化干燥，环保无毒，不发粘、不返粘，抗划伤耐磨，具有广阔的应用前景。
Claims (1)
1.一种抗静电涂料，其特征在于由下述重量份的物料组成：
改性聚合物5份、芳香族聚氨酯丙烯酸酯15份、有机硅树脂10份、丙烯酸二甲氨基乙酯10份、稀释剂45份、流平剂0.5份、石墨烯15份、氯化镁5份、纳米银粉5份、有机膨润土0.5份；
所述改性聚合物的制备方法如下
在温度为35℃的条件下，将磺化石墨烯、3,4-乙烯二氧噻吩与聚乙二醇分散在去离子水中，使形成的混合体系中所含聚乙二醇的浓度为0.05wt％，且磺化石墨烯，3,4-乙烯二氧噻吩，聚乙二醇的质量比为2:3:0.1，再将该混合体系的pH值调节至4.5，并以500转/min的速度搅拌混合，同时加入氧化剂和催化剂，其中氧化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比是1:2，催化剂与3,4-乙烯二氧噻吩的质量比0.01:1，随后持续搅拌反应10-72h，即得；
所述氧化剂为过硫酸钠，所述催化剂为三氯化铁；
所述稀释剂为：水：异丙醇：乙醇=1:7:1；
所述流平剂为：聚二甲基硅氧烷。
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