CN108892991A - 抗静电涂料用组合物及其制备方法 - Google Patents

抗静电涂料用组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及抗静电涂料领域，公开了一种抗静电涂料用组合物及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将钠源、钒源、磷酸源和炭黑的混合物在保护气的存在下进行煅烧，然后研磨以制得复合粉末；(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中挤出，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料。将该抗静电涂料用组合物在涂料制备过程中加入涂料混合物中能够得到抗静电涂料，具有良好的抗静电性能，且该抗静电涂料用组合物不会降低涂料的力学性能，不仅如此，该制备方法原料易得，制备成本低，极具推广应用价值。

Description

抗静电涂料用组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗静电涂料，具体地，涉及一种抗静电涂料用组合物及其制备方法。
背景技术
电子提花机是一种电子设备，其主要的作用是在在织物上织出花纹。现有的电子提花机的主体结构为金属机构，金属机构具有结构稳定、力学强度大能优点，进而使得电子提花机在工作过程中具有更优异的性能。
但是由于金属机构材质的原因，电子提花机在工作过程中，织物会与金属之间产生摩擦，进而使得织物产生大量的静电；现有的电子提花机的表层涂料并不具有导电的性能，进而使得静电难以导入大地，从而使得静电最终积累在织物上。一旦织物的静电过多，则会导致织物容易吸附灰尘，从而极大地影响了织物的品质。
抗静电涂料是指涂于非导电体底材上，具有传导电流和消除积累静电荷能力的一类特殊功能涂料，主要由导电填料、树脂、稀释剂和助剂组成。近年来，随着科学技术的迅速发展，抗静电涂料已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。
公开号为CN101508855A的中国专利公开了一种水性石墨导电涂料及其制备方法，其附着力为2～3级，涂层的体积电阻率为0.2～0.35Ω·cm，但附着力较差；公开号为CN103131232A公开了一种高性能水性石墨烯导电涂料及其制备方法，该涂料导电填料用量较多，导致涂料颜色较深，形成的涂层透明度不高；公开号为CN102254584A的中国专利公开了一种基于石墨烯填料的通用电子浆料，利用石墨烯和导电材料相复合作为导电填料，具有良好的导电性，但是电子浆料填料用量较多，尤其石墨烯的用量多，成本高，而且存在难分散，与树脂相容性稍差，湿附着力也不是特别理想等问题。中国专利申请文件201410153921.1涉及一种石墨烯-棒状掺铝氧化锌抗静电涂料及其制备方法。抗静电涂料的各组分按重量份数计算为：水性丙烯酸乳液60～85份，消泡剂0.5～1.0份，流平剂1～2.5份，增稠剂1～3.5份，石墨烯2～3份，棒状掺铝氧化锌分散液7.15～31.25份，去离子水0.5～30份。片状石墨烯和棒状掺铝氧化锌在涂料体系中可以形成三维导电网络，不仅能够增强涂料的导电性能，与单纯的将石墨烯或者棒状掺铝氧化锌用于涂料中相比，起到同等导电效果添加量明显减少；其特殊结构还可以显著增强涂层的力学性能。
虽然中国专利申请文件201410153921.1既得到了抗静电效果好，且涂层力学性能好的涂料，但是，在该方案中石墨烯及棒状掺铝氧化锌的成本较高，特别是棒状掺铝氧化锌成本高，不易得，限制了该涂料的生产应用成本，不仅如此，该棒状掺铝氧化锌在涂料中的分散效果不好，易造成该涂料中的棒状掺铝氧化锌团聚，使涂料形状不均。
因此，如何在保证涂料具有抗静电效果、力学性能均较好的基础上，提供一种原料易得，制备成本低的抗静电涂料是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗静电涂料用组合物及其制备方法，将该抗静电涂料用组合物在涂料制备过程中加入涂料混合物中能够得到抗静电涂料，具有良好的抗静电性能，且该抗静电涂料用组合物不会降低涂料的力学性能，不仅如此，该制备方法原料易得，制备成本低，极具推广应用价值。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抗静电涂料用组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将钠源、钒源、磷酸源和炭黑的混合物在保护气的存在下进行煅烧，然后研磨以制得复合粉末；(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中挤出，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备得到的抗静电涂料用组合物。
通过上述技术方案，将该抗静电涂料用组合物在涂料制备过程中加入涂料混合物中能够得到抗静电涂料，具有良好的抗静电性能，且该抗静电涂料用组合物不会降低涂料的力学性能，不仅如此，该制备方法原料易得，制备成本低，极具推广应用价值。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种抗静电涂料用组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将钠源、钒源、磷酸源和炭黑的混合物在保护气的存在下进行煅烧，然后研磨以制得复合粉末；(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中挤出，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料。
通过上述技术方案，将该抗静电涂料用组合物在涂料制备过程中加入涂料混合物中能够得到抗静电涂料，具有良好的抗静电性能，且该抗静电涂料用组合物不会降低涂料的力学性能，不仅如此，该制备方法原料易得，制备成本低，极具推广应用价值。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，在步骤(1)中，所述煅烧步骤为：先将物料升温至400-550℃并保温30-40min，然后自然冷却至15-35℃。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，在步骤(1)中，所述研磨满足以下条件：大球与小球的质量比为2：0.8-1.2，磨球与物料的质量比为20：0.8-1.2，转速为800-1400rpm，球磨时间为20-40min。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，挤出条件包括：温度为190-215℃，挤出速率为50-150rpm。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，步骤(1)中，钠源、钒源、磷酸源和炭黑的质量比为3：2-2.5：2-5：6-7。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，步骤(2)中铝粉、双酚A聚碳酸酯和异丙醇的质量比为1:8-10:11-13。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，以质量份计，步骤(3)中相对于100份的组合物B，复合粉末的用量为20-30份。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，在步骤(1)中，所述钠源选自氯化钠和硫酸钠中至少一者。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，所述钒源选自五氧化二钒、偏钒酸铵和三氧化二钒中的一种或多种。
在本发明一种优选的实施方式中，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，所述磷酸源选自磷酸、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠和磷酸钠中的一种或多种。
在上述技术方案中，双酚A聚碳酸酯的CAS号为24936-68-3，密度1.2g/mL(25℃)。
对于铝粉的粒径，本领域技术人员可在较宽范围内灵活选择，为了得到具有良好的抗静电性能，而且不会影响涂料力学性能的抗静电组合物，优选地，铝粉的长度不大于3mm，直径不大于0.5mm。在后文的实施例中，铝粉的长度不大于3mm，直径不大于0.5mm。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备得到的抗静电涂料用组合物。
本发明的抗静电涂料用组合物可作为添加剂添加至涂料中，从而提高涂料的抗静电性能。
常规涂料均可使用本品，即本品对涂料原料配方不作要求，例如可以用于以环氧树脂、聚乙烯醇、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为基体的涂料中，为了方便说明本抗静电涂料用组合物的性能，在后文的实施例中，以单个配方的涂料进行说明。
通过上述技术方案，将该抗静电涂料用组合物在涂料制备过程中加入涂料混合物中能够得到抗静电涂料，具有良好的抗静电性能，且该抗静电涂料用组合物不会降低涂料的力学性能，不仅如此，该制备方法原料易得，制备成本低，极具推广应用价值。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，其中，苯丙乳液由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得，乳白色液体，带蓝光，固体含量40～50％，粘度80～2000mPa·s，单体残留量0.5％，PH值8～9，日出牌。
实施例1
一种抗静电涂料用组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氯化钠、五氧化二钒、磷酸钠和炭黑的混合物(钠源、钒源、磷酸源和炭黑的质量比为3：2：2：6)在氮气的存在下先升温至400℃并保温40min，然后自然冷却至室温(20℃)，然后研磨以制得复合粉末；其中，所述研磨满足以下条件：大球与小球的质量比为2：0.8，磨球与物料的质量比为20：0.8，转速为800rpm，球磨时间为40min；
(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中于190℃挤出，挤出速率为150rpm，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；其中，铝粉、双酚A聚碳酸酯和异丙醇的质量比为1:8:11；
(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料，其中，以质量份计，相对于100份的组合物B，复合粉末的用量为20份。
应用：将抗静电涂料用组合物、苯丙乳液、十二烷基苯磺酸钠和吡啶进行混合得到涂料，其中，以质量份计，相对于120份的抗静电涂料用组合物，苯丙乳液的用量为30份，十二烷基苯磺酸钠的用量为18份，吡啶的用量为80份。
实施例2
一种抗静电涂料用组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氯化钠、五氧化二钒、磷酸钠和炭黑的混合物(钠源、钒源、磷酸源和炭黑的质量比为3：2.5：5：7)在氮气的存在下先升温至550℃并保温30min，然后自然冷却至室温(20℃)，然后研磨以制得复合粉末；其中，所述研磨满足以下条件：大球与小球的质量比为2：1.2，磨球与物料的质量比为20：1.2，转速为1400rpm，球磨时间为20min；
(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中于215℃挤出，挤出速率为50rpm，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；其中，铝粉、双酚A聚碳酸酯和异丙醇的质量比为1:10:13；
(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料，其中，以质量份计，相对于100份的组合物B，复合粉末的用量为30份。
应用：将抗静电涂料用组合物、苯丙乳液、十二烷基苯磺酸钠和吡啶进行混合得到涂料，其中，以质量份计，相对于130份的抗静电涂料用组合物，苯丙乳液的用量为30份，十二烷基苯磺酸钠的用量为18份，吡啶的用量为80份。
实施例3
一种抗静电涂料用组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将氯化钠、五氧化二钒、磷酸钠和炭黑的混合物(钠源、钒源、磷酸源和炭黑的质量比为3：2.3：3.5：6.5)在氮气的存在下先升温至480℃并保温35min，然后自然冷却至室温(20℃)，然后研磨以制得复合粉末；其中，所述研磨满足以下条件：大球与小球的质量比为2：1，磨球与物料的质量比为20：1，转速为1100rpm，球磨时间为30min；
(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中于205℃挤出，挤出速率为100rpm，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；其中，铝粉、双酚A聚碳酸酯和异丙醇的质量比为1:9:12；
(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料，其中，以质量份计，相对于100份的组合物B，复合粉末的用量为25份。
应用：将抗静电涂料用组合物、苯丙乳液、十二烷基苯磺酸钠和吡啶进行混合得到涂料，其中，以质量份计，相对于125份的抗静电涂料用组合物，苯丙乳液的用量为25份，十二烷基苯磺酸钠的用量为16.5份，吡啶的用量为70份。
对比例1
(1)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中于205℃挤出，挤出速率为100rpm，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；其中，铝粉、双酚A聚碳酸酯和异丙醇的质量比为1:9:12；得抗静电组合物。
应用：将苯丙乳液、抗静电组合物、十二烷基苯磺酸钠和吡啶进行混合制备涂料，其中，以质量份计，相对于100份的抗静电组合物，苯丙乳液的用量为25份，十二烷基苯磺酸钠的用量为16.5份，吡啶的用量为70份。
对比例2
(1)将氯化钠、五氧化二钒、磷酸钠和炭黑的混合物(钠源、钒源、磷酸源和炭黑的质量比为3：2.3：3.5：6.5)在氮气的存在下先升温至480℃并保温35min，然后自然冷却至室温(20℃)，然后研磨以制得复合粉末；其中，所述研磨满足以下条件：大球与小球的质量比为2：1，磨球与物料的质量比为20：1，转速为1100rpm，球磨时间为30min；得抗静电组合物。
应用：将苯丙乳液、双酚A聚碳酸酯、异丙醇、十二烷基苯磺酸钠、吡啶和抗静电组合物进行混合制备涂料，其中，以质量份计，双酚A聚碳酸酯40份，异丙醇45份，苯丙乳液的用量为25份，十二烷基苯磺酸钠的用量为16.5份，吡啶的用量为70份，复合粉末的用量为25份。
对比例3
不添加抗静电组合物。
应用：将苯丙乳液、双酚A聚碳酸酯、异丙醇、十二烷基苯磺酸钠和吡啶复合粉末进行混合以制得涂料，其中，以质量份计，双酚A聚碳酸酯45份，异丙醇45份，苯丙乳液的用量为25份，十二烷基苯磺酸钠的用量为16.5份，吡啶的用量为70份。
检测例1
分别将以上各实施例、对比例中应用得到的涂料均匀地刷涂在打磨后的马口铁上，测试力学性能；均匀地刷涂在绝缘的塑料板表面，测试表面电阻，刷涂后的样板在40℃下干燥24小时，干燥后涂层厚度为40微米。附着力测定按GB/T1720的规定执行；硬度测定按GB/T6739的规定执行。
上述3个实施例所得的涂层测试结果发现，实施例1-3中的附着力和硬度均相似，其中附着力均为0级(画圈法)，硬度均为3H，而表面电阻的范围为2-9(×103Ω)，其中，以实施例3中的表面电阻最低，为2×103Ω。
而对比例1-3中的检测结果与实施例1-3中有较大的差别，附着力测试中，对比例2和3均为2级(画圈法)，而对比例1中的附着力为1级；硬度测试项目中，对比例1中硬度为2H，而对比例2、对比例3的硬度为1H。在对比例1-3中，表面电阻由低到高分别为对比例1、对比例2、对比例3，其中对比例1的表面电阻为8×104Ω；而对比例2、对比例3中的表面电阻均超过了5×105Ω，而对比例3中的表面电阻高达4×106Ω。
而中国专利申请文件201410153921.1中记载，石墨烯-棒状掺铝氧化锌抗静电涂料在附着力较好的情况下，其表面电阻也仅有1.2×104Ω，可见，应用本发明的方法可得到抗静电效果较好的抗静电组合物，该组合物作为原料添加入涂料中，可得到抗静电效果较好的涂料，同时，又不会降低涂料的力学性能。对此，申请人推测，复合粉末和组合物B起到了抗静电剂的作用，特别是组合物B，在制备过程中，由于导电性良好的铝粉在挤出过程中形成铝纤维，大量铝纤维形成网状结构，大大提高了涂料的抗静电性能，另一方面组合物B中的铝纤维与复合粉末能够均匀涂料基体中，因而不会明显降低涂料的力学性能。
本发明中未添加稀有原料，成本低，制备方法简单，能够带来显著的有益效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种抗静电涂料用组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将钠源、钒源、磷酸源和炭黑的混合物在保护气的存在下进行煅烧，然后研磨以制得复合粉末；
(2)将铝粉末添加至双酚A聚碳酸酯中，于挤出机中挤出，然后将挤出物溶于异丙醇中，得组合物B；
(3)将所述复合粉末和组合物B进行配比，以作为抗静电涂料的原料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述煅烧步骤为：先将物料升温至400-550℃并保温30-40min，然后自然冷却至15-35℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述研磨满足以下条件：大球与小球的质量比为2：0.8-1.2，磨球与物料的质量比为20：0.8-1.2，转速为800-1400rpm，球磨时间为20-40min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，挤出条件包括：温度为190-215℃，挤出速率为50-150rpm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，钠源、钒源、磷酸源和炭黑的质量比为3：2-2.5：2-5：6-7。
6.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中铝粉、双酚A聚碳酸酯和异丙醇的质量比为1:8-10:11-13。
7.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，以质量份计，步骤(3)中相对于100份的组合物B，复合粉末的用量为20-30份。
8.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，所述钠源选自氯化钠和硫酸钠中至少一者；
优选地，所述钒源选自五氧化二钒、偏钒酸铵和三氧化二钒中的一种或多种。
9.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，所述磷酸源选自磷酸、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠和磷酸钠中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的抗静电涂料用组合物。
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CN107903728A (zh) * 2017-11-30 2018-04-13 芜湖衣码通信息科技有限公司 电子提花机用去静电涂料及其制备方法

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