CN108410297A - 一种抗静电丙烯酸涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电丙烯酸涂料及其制备方法，包括如下原料：羟基丙烯酸树脂、端羧基聚酯树脂、导电填料、聚乙烯醇缩丁醛、聚氧硅烷、硅烷偶联剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、改性碳纤维、去离子水。本发明使用羟基丙烯酸树脂为基料，并将一定比例的端羧基聚酯树脂及导电填料与其结合，并加入聚氧硅烷、润湿剂、分散剂、消泡剂、改性碳纤维、聚乙烯醇缩丁醛等助剂形成配方，可在提高涂料的抗静电性能的同时，增强涂料耐温性、耐水性、耐腐蚀性优异，可满足电子产品的抗静电需求。

Description

一种抗静电丙烯酸涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种抗静电丙烯酸涂料及其制备方法。

背景技术

高分子材料大多是优良的电绝缘材料，其表面电阻率ρs(1014-1017Ω)和体积电阻率ρv(1015-1018Ω·m)很大，具有良好的电绝缘性能，但在一般的工业生产和产品应用中，经常会出现摩擦和剥离的过程，易积聚大量静电，从而妨碍了生产过程和产品质量，带来静电危害，影响电子产品的使用。而抗静电涂料的使用，能够传导高分子材料表面的电荷，消除积累的电荷，从而达到抗静电的良好效果，从而避免了电子产品由于静电造成的性能问题。

目前大量使用的抗静电涂料一般为添加型涂料，即在不导电的基料树脂中添加一定的导电填料实现导电的功能，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：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)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。而抗静电剂主要是表面活性剂，在添加时，一部分抗静电剂渗透到树脂表面，亲水基吸收空气中的水份，形成极薄的水溶性导电层，从而使静电荷可以沿导电层迅速逸散。但添加抗静电剂的涂层耐温性、耐水性、耐油性、耐腐蚀性、耐久性差，抗静电性能不稳定。

因此，急需一种具有较好抗静电性能的涂料，且该涂料性能稳定性好，涂层耐温性、耐水性、耐腐蚀性优异，可满足电子产品的抗静电需求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗静电丙烯酸涂料及其制备方法，具有较好抗静电性能的涂料，且该涂料性能稳定性好，涂层耐温性、耐水性、耐腐蚀性优异，可满足电子产品的抗静电需求。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种抗静电丙烯酸涂料，其包括如下重量份百分比原料：

羟基丙烯酸树脂 50-70%；

端羧基聚酯树脂 5-10%；

去离子水 10-30%；

聚乙烯醇缩丁醛 1-3%；

导电填料 2-8%；

聚氧硅烷 1-2%；

硅烷偶联剂 0.5-1%；

润湿剂 0.5-1%；

改性碳纤维 1-3%；

分散剂 0.5-1%；

消泡剂 0.1-0.5%。

优选的，所述羟基丙烯酸树脂的羟基值为30-110mgKOH/g，酸值为5-15mgKOH/g。

优选的，所述端羧基聚酯树脂的酸值为30-50mgKOH/g，分子量为3000-5000。

优选的，所述导电填料为重量比为1:1的导电炭黑和碳纳米管的混合物。

优选的，所述润湿剂为二辛基磺基琥珀酸钠。

优选的，所述改性碳纤维的制备方法为：将粒径小于15微米的碳纤维在3N氨水溶液中于50℃下超声搅拌36h，过滤，然后于150℃干燥所得。

优选的，所述分散剂为正硅酸乙酯。

优选的，所述消泡剂为BYK-025。

本发明还提供了上述抗静电丙烯酸涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理3-5h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料；

（2）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，中速研磨下加入步骤（1）所得到的改性的导电填料、聚氧硅烷、润湿剂、分散剂、消泡剂、改性碳纤维及2/3去离子水，分散20-30min；

（3）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散10-20min，得到抗静电丙烯酸涂料。

优选的，所述步骤（2）中，中速研磨的速度为500-600rpm。

本发明与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明使用羟基丙烯酸树脂为基料，并将一定比例的端羧基聚酯树脂及导电填料与其结合，并加入聚氧硅烷、润湿剂、分散剂、消泡剂、改性碳纤维、聚乙烯醇缩丁醛等助剂形成配方，可在提高涂料的抗静电性能的同时，增强涂料耐温性、耐水性、耐腐蚀性优异，可满足电子产品的抗静电需求。

（2）本发明采用羟基丙烯酸树脂可形成较好的基膜，增强涂料的粘结力，同时通过羟基丙烯酸树脂与端羧基聚酯树脂的交联反应，可以形成致密的基膜，从而增强的涂料的耐水性、耐腐蚀性，并且通过对导电填料表面进行改性处理，增强了导电填料的基膜的亲和力，从而使得导电填料可均匀分散于基膜，从而增强的涂料的抗静电的性能。

（3）本发明采用改性碳纤维增强了与基膜的相容性，解决了普通碳纤维与基膜亲和力差的问题，从而使得碳纤维与基膜均匀混合和分散，进一步提高的涂料的抗静电性能，同时增强涂料的力学性能。

（4）本发明通过添加聚乙烯醇缩丁醛，提高了涂料的成膜性，从而提高了涂料的耐水性、耐腐蚀性，而添加的聚氧硅烷可以进一步导电填料与基膜的亲和力，从而提高涂料的稳定性。

（5）本发明的抗静电丙烯酸涂料的制备工艺简单，易于实现，且无污染，环境友好，可用于电子、计算机等方面。

具体实施方式

以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本实施例的抗静电丙烯酸涂料的制备步骤如下:

(1)按照质量百分含量称取如下组分：

羟基丙烯酸树脂 70%；

端羧基聚酯树脂 5%；

去离子水 10%；

聚乙烯醇缩丁醛 2%；

导电炭黑 3.5%；

碳纳米管 3.5%；

聚氧硅烷 1%；

硅烷偶联剂 0.5%；

辛基磺基琥珀酸钠 1%；

改性碳纤维 2.5%；

正硅酸乙酯 0.6%；

BYK-025 0.4%；

（2）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料、碳纳米管混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理3h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料、碳纳米管；

（3）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，于500rpm研磨下加入步骤（1）所得到的导电填料、碳纳米管、聚氧硅烷、二辛基磺基琥珀酸钠、正硅酸乙酯、BYK-025、改性碳纤维及2/3去离子水，分散20min；

（4）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散10min，得到抗静电丙烯酸涂料。

实施例2

本实施例的抗静电丙烯酸涂料的制备步骤如下:

(1)按照质量百分含量称取如下组分：

羟基丙烯酸树脂 65%；

端羧基聚酯树脂 7%；

去离子水 10%；

聚乙烯醇缩丁醛 2%；

导电炭黑 4%；

碳纳米管 4%；

聚氧硅烷 1%；

硅烷偶联剂 0.8%；

辛基磺基琥珀酸钠 2%；

改性碳纤维 3%；

正硅酸乙酯 0.8%；

BYK-025 0.4%；

（4）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料、碳纳米管混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理5h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料、碳纳米管；

（3）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，于600rpm研磨下加入步骤（1）所得到的导电填料、碳纳米管、聚氧硅烷、二辛基磺基琥珀酸钠、正硅酸乙酯、BYK-025、改性碳纤维及2/3去离子水，分散30min；

（4）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散20min，得到抗静电丙烯酸涂料。

实施例3

本实施例的抗静电丙烯酸涂料的制备步骤如下:

(1)按照质量百分含量称取如下组分：

羟基丙烯酸树脂 60%；

端羧基聚酯树脂 8%；

去离子水 13%；

聚乙烯醇缩丁醛 2%；

导电炭黑 4%；

碳纳米管 4%；

聚氧硅烷 1%；

硅烷偶联剂 0.8%；

辛基磺基琥珀酸钠 3%；

改性碳纤维 3%；

正硅酸乙酯 0.8%；

BYK-025 0.4%；

（2）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料、碳纳米管混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理4h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料、碳纳米管；

（3）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，于550rpm研磨下加入步骤（1）所得到的导电填料、碳纳米管、聚氧硅烷、二辛基磺基琥珀酸钠、正硅酸乙酯、BYK-025、改性碳纤维及2/3去离子水，分散25min；

（4）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散15min，得到抗静电丙烯酸涂料。

实施例4

本实施例的抗静电丙烯酸涂料的制备步骤如下:

(1)按照质量百分含量称取如下组分：

羟基丙烯酸树脂 50%；

端羧基聚酯树脂 5%；

去离子水 30%；

聚乙烯醇缩丁醛 2%；

导电炭黑 3.5%；

碳纳米管 3.5%；

聚氧硅烷 0.8%；

硅烷偶联剂 0.7%；

辛基磺基琥珀酸钠 2%；

改性碳纤维 1%；

正硅酸乙酯 1%；

BYK-025 0.5%；

（2）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料、碳纳米管混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理3.5h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料、碳纳米管；

（3）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，于530rpm研磨下加入步骤（1）所得到的导电填料、碳纳米管、聚氧硅烷、二辛基磺基琥珀酸钠、正硅酸乙酯、BYK-025、改性碳纤维及2/3去离子水，分散28min；

（4）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散13min，得到抗静电丙烯酸涂料。

实施例5

本实施例的抗静电丙烯酸涂料的制备步骤如下:

(1)按照质量百分含量称取如下组分：

羟基丙烯酸树脂 53%；

端羧基聚酯树脂 5%；

去离子水 30%；

聚乙烯醇缩丁醛 2%；

导电炭黑 2%；

碳纳米管 2%；

聚氧硅烷 0.8%；

硅烷偶联剂 0.7%；

辛基磺基琥珀酸钠 2%；

改性碳纤维 1%；

正硅酸乙酯 1%；

BYK-025 0.5%；

（2）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料、碳纳米管混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理5h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料、碳纳米管；

（3）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，于600rpm研磨下加入步骤（1）所得到的导电填料、碳纳米管、聚氧硅烷、二辛基磺基琥珀酸钠、正硅酸乙酯、BYK-025、改性碳纤维及2/3去离子水，分散30min；

（4）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散20min，得到抗静电丙烯酸涂料。

各实施例对应的性能测试数据见表1

表1

测试项目	表面电阻率（Ω)	附着力（级）	表干时间（min）
				实施例1	4.1E+05	0	38
实施例2	3.8E+06	0	34
				实施例3	5.4E+05	0	31
实施例4	4.7E+06	0	28
				实施例5	5.9E+05	0	37

上述表面电阻率的测定方法参见《GBT16906-1997石油罐导静电涂料电阻率测定法》。附着力的测定方法参见《GBT9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验》，划格间距2mm。表干时间的测定方法参见 《GBT1728-1079漆膜、腻子膜干燥时间测定法》表干中的乙法测定。

综上所述，本发明具有较好抗静电性能的涂料，且该涂料性能稳定性好，涂层耐温性、耐水性、耐腐蚀性优异，可满足电子产品的抗静电需求。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，其包括如下重量份百分比原料：

羟基丙烯酸树脂 50-70%；

端羧基聚酯树脂 5-10%；

去离子水 10-30%；

聚乙烯醇缩丁醛 1-3%；

导电填料 2-8%；

聚氧硅烷 1-2%；

硅烷偶联剂 0.5-1%；

润湿剂 0.5-1%；

改性碳纤维 1-3%；

分散剂 0.5-1%；

消泡剂 0.1-0.5%。

2.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述羟基丙烯酸树脂的羟基值为30-110mgKOH/g，酸值为5-15mgKOH/g。

3.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述端羧基聚酯树脂的酸值为30-50mgKOH/g，分子量为3000-5000。

4.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述导电填料为重量比为1:1的导电炭黑和碳纳米管的混合物。

5.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述润湿剂为二辛基磺基琥珀酸钠。

6.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述改性碳纤维的制备方法为：将粒径小于15微米的碳纤维在3N氨水溶液中于50℃下超声搅拌36h，过滤，然后于150℃干燥所得。

7.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述分散剂为正硅酸乙酯。

8.根据权利要求1所述的抗静电丙烯酸涂料，其特征在于，所述消泡剂为BYK-025。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的抗静电丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将硅烷偶联剂、1/3去离子水及导电填料混合在一起，在超声波振荡和机械搅拌作用，处理3-5h，得到硅烷偶联剂改性的导电填料；

（2）将羟基丙烯酸树脂加入锥体磨中，中速研磨下加入步骤（1）所得到的改性的导电填料、聚氧硅烷、润湿剂、分散剂、消泡剂、改性碳纤维及2/3去离子水，分散20-30min；

（3）依次加入端羧基聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛，分散10-20min，得到抗静电丙烯酸涂料。

10.根据权利要求8所述的抗静电丙烯酸涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，中速研磨的速度为500-600rpm。