CN106519921A - 一种水性导静电涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性导静电涂料，以涂料总重量1000份计，包括导静电填料100‑130份；所述导静电填料包括碳纳米管和导电硫酸钡，所述碳纳米管和导电硫酸钡的配比为0.1‑2：110‑130，导电导磁聚苯胺改性碳纤维40‑100份。该涂料将碳纳米管与传统的导电填料以及防腐蚀颜填料复合，开发出高导静电性能以及防腐性能的水性防腐导静电涂料。

Description

一种水性导静电涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性导静电涂料。
背景技术
随着经济的快速发展，许多场合对金属防腐蚀涂料提出更高的要求，在要求具有防腐蚀的功能的同时，往往还会要求具有导静电的性能，例如在石油化工行业、电器仪表行业以及航空航天行业等领域。目前而言，应用量较大的防腐导静电涂料，多以碳系、金属系或金属氧化物系等溶剂型涂料种类为主，然而由于在涂料中添加量较大，往往使得涂料的防腐蚀性能与导静电性能不能够兼顾，且溶剂型涂料成本高，对环境污染较为严重。
伴随着水性金属防腐蚀涂料的发展，水性金属防腐导静电涂料也在应运而生，但是总体而言，其性能与溶剂型防腐导静电涂料相比仍有一定的差距。近几年，纳米材料和纳米技术在涂料中的应用，在某种程度上提高和改善了涂层对基材的的附着性、柔韧性、抗冲击性、抗静电性以及耐介质性能，但是单纯的应用纳米材料往往也不能够制得防腐蚀性能和导静电性能性兼顾，且性能优异的水性金属防腐导静电涂料，因而开发出具有高导静电性能以及防腐性能的水性防腐导静电涂料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种水性导静电涂料，该涂料将碳纳米管与传统的导电填料以及防腐蚀颜填料复合，开发出高导静电性能以及防腐性能的水性防腐导静电涂料，既可以降低成本、节约资源，同时又可以兼顾防腐和导静电性能。该涂料成本低、贮存稳定性优异，施工性能好，涂膜干燥快，干燥后涂膜平整，耐水、耐腐蚀介质性能优异，防静电效果佳，同时可室温固化。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种水性导静电涂料，以涂料总重量1000份计，包括导静电填料100-130份；所述导静电填料包括碳纳米管和导电硫酸钡，所述碳纳米管和导电硫酸钡的配比为0.1-2：110-130，导电导磁聚苯胺改性碳纤维40-100份。
优选的，所述导电导磁聚苯胺改性碳纤维的制备方法，包括：
(1)将纳米磁粉超声波分散到水中，加入油酸和十二烷基苯磺酸钠，升温到75-85℃并保温至少1小时，冷却到室温，得到磁粉分散液；
(2)将短碳纤维和盐酸苯胺加入所述磁粉分散液，在3-10℃下超声分散至少1小时，加入过硫酸铵溶液，在5-15℃下原位聚合反应12-18小时；
(3)用盐酸与丙酮交替洗涤反应产物，水洗至pH为7，过滤，烘干，得到所述聚苯胺改性碳纤维。
由于碳纤维本身是针状填料，吸油值大，而且碳纤维之间的凝聚力很强，容易团聚，在涂料体系中分散性不好。虽然用偶联剂改性可以提高碳纤维的分散性，但改善不是很明显，而且偶联剂分子包覆在碳纤维表面，会影响导电通路的连续性，从而对涂层的导电性能造成影响。本发明在碳纤维表面包覆一层导电聚合物导电聚苯胺，来改善碳纤维在涂料体系中的分散性。由于聚苯胺经过质子酸掺杂之后，能够形成连续的导电通路，所以改性碳纤维经过包覆改性后导电性能也不会受影响。
优选地，所述碳纳米管为纯化碳纳米管。
优选地，所述纯化碳纳米管为改性纯化碳纳米管；碳纳米管由于具有纳米效应，后期比较容易团聚，而用分散剂(表面活性剂)对碳纳米管的表面进行改性，可以使碳纳米管分散稳定，解决后期团聚的问题。
优选地，所述涂料还包括如下重量份的原料：
水性胶乳300-400份；防闪锈剂2-5份；增稠剂1-3份；流平剂0.5-2份；杀菌剂0.5-1.5份；分散剂5-8份；润湿剂1-3份；胶体保护剂1-3份；羟乙基纤维素0.2-0.8份；有机硅消泡剂0.1-0.4份；醇酯十二10-20份；乙二醇15-30份；多功能助剂1-3.5份；防腐蚀颜填料240-290份；固化剂7-10份，余量为水。
本发明的有益效果如下：
1、本发明的涂料采用导电导磁聚苯胺改性碳纤维，大大提高了涂料的导静电性能；
2、本发明将碳纳米管与导静电填料复合，导电填料的填充量少，性价比高，同时对涂料的机械性能以及防腐蚀性能不产生影响，解决了以往水性导静电涂料防腐蚀性能与导静电性能不能兼顾的问题；
3、本发明采用水性丙烯酸改性环氧树脂胶乳作为主要成膜物质，有效地集丙烯酸树脂与环氧树脂的特点于一体，同时制备的涂料性价比高，适用范围广，具有显著的社会效益和经济效益；
4、本发明用酸洗法对碳纳米管进行纯化处理，提高了碳纳米管的导电性，与此同时酸洗处理后碳纳米管上引入活性基团，引入的极性官能团可以提高碳纳米管和涂料成膜物的界面粘结力，提高涂料的耐热性能和耐久性能，并且用分散剂对纯化后的碳纳米管进行表面改性，以改善碳纳米管在涂料中的分散稳定性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种水性导静电涂料，以涂料总重量1000份计，包括导静电填料100份；所述导静电填料包括碳纳米管和导电硫酸钡，所述碳纳米管和导电硫酸钡的配比为2：110，导电导磁聚苯胺改性碳纤维40份。
优选的，所述导电导磁聚苯胺改性碳纤维的制备方法，包括：
(1)将纳米磁粉超声波分散到水中，加入油酸和十二烷基苯磺酸钠，升温到75℃并保温至少1小时，冷却到室温，得到磁粉分散液；
(2)将短碳纤维和盐酸苯胺加入所述磁粉分散液，在3℃下超声分散至少1小时，加入过硫酸铵溶液，在5℃下原位聚合反应12小时；
(3)用盐酸与丙酮交替洗涤反应产物，水洗至pH为7，过滤，烘干，得到所述聚苯胺改性碳纤维。
实施例2
一种水性导静电涂料，以涂料总重量1000份计，包括导静电填料130份；所述导静电填料包括碳纳米管和导电硫酸钡，所述碳纳米管和导电硫酸钡的配比为2130，导电导磁聚苯胺改性碳纤维100份。
优选的，所述导电导磁聚苯胺改性碳纤维的制备方法，包括：
(1)将纳米磁粉超声波分散到水中，加入油酸和十二烷基苯磺酸钠，升温到85℃并保温至少1小时，冷却到室温，得到磁粉分散液；
(2)将短碳纤维和盐酸苯胺加入所述磁粉分散液，在10℃下超声分散至少1小时，加入过硫酸铵溶液，在15℃下原位聚合反应18小时；
(3)用盐酸与丙酮交替洗涤反应产物，水洗至pH为7，过滤，烘干，得到所述聚苯胺改性碳纤维。
实施例3
一种水性导静电涂料，以涂料总重量1000份计，包括导静电填料120份；所述导静电填料包括碳纳米管和导电硫酸钡，所述碳纳米管和导电硫酸钡的配比为1：110，导电导磁聚苯胺改性碳纤维60份。
优选的，所述导电导磁聚苯胺改性碳纤维的制备方法，包括：
(1)将纳米磁粉超声波分散到水中，加入油酸和十二烷基苯磺酸钠，升温到80℃并保温至少1小时，冷却到室温，得到磁粉分散液；
(2)将短碳纤维和盐酸苯胺加入所述磁粉分散液，在5℃下超声分散至少1小时，加入过硫酸铵溶液，在10℃下原位聚合反应15小时；
(3)用盐酸与丙酮交替洗涤反应产物，水洗至pH为7，过滤，烘干，得到所述聚苯胺改性碳纤维。

Claims (2)

1.一种水性导静电涂料，以涂料总重量1000份计，包括导静电填料100-130份；所述导静电填料包括碳纳米管和导电硫酸钡，所述碳纳米管和导电硫酸钡的配比为0.1-2：110-130，导电导磁聚苯胺改性碳纤维40-100份；
优选的，所述导电导磁聚苯胺改性碳纤维的制备方法，包括：
(1)将纳米磁粉超声波分散到水中，加入油酸和十二烷基苯磺酸钠，升温到75-85℃并保温至少1小时，冷却到室温，得到磁粉分散液；
(2)将短碳纤维和盐酸苯胺加入所述磁粉分散液，在3-10℃下超声分散至少1小时，加入过硫酸铵溶液，在5-15℃下原位聚合反应12-18小时；
(3)用盐酸与丙酮交替洗涤反应产物，水洗至pH为7，过滤，烘干，得到所述聚苯胺改性碳纤维。
2.根据权利要求1所述的水性导静电涂料，其特征在于，所述涂料还包括如下重量份的原料：
水性胶乳300-400份；防闪锈剂2-5份；增稠剂1-3份；流平剂0.5-2份；杀菌剂0.5-1.5份；分散剂5-8份；润湿剂1-3份；胶体保护剂1-3份；羟乙基纤维素0.2-0.8份；有机硅消泡剂0.1-0.4份；醇酯十二10-20份；乙二醇15-30份；多功能助剂1-3.5份；防腐蚀颜填料240-290份；固化剂7-10份，余量为水。
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