CN109517413A - 一种热敏基材静电喷涂前导电涂层及其制备和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热敏基材静电喷涂前导电涂层及其制备和装置。该导电涂层为在热敏基材表面由颗粒尺寸为微纳米级别的固体导电颗粒组成且厚度为5‑25μm的导电涂层。该导电涂层能使非导电或导电性差的热敏基材获得均匀的面电阻，且对后续静电喷涂无不良影响。本发明采用压力旋涂的方法和/或压力旋涂仪可以制备得到该导电涂层，简单易行、效率高，导电材料用量小，所得导电涂层均匀，面电阻在10⁴Ω‑10⁶Ω，适合静电喷涂，散落导电颗粒能够回收再利用，成本低，不使用溶剂，环保。

Description

一种热敏基材静电喷涂前导电涂层及其制备和装置

技术领域

本发明涉及粉末涂料及涂装领域，具体涉及一种热敏基材静电喷涂前导电涂层及其制备和装置。

背景技术

在国家大力倡导节能环保的大背景下，粉末涂料凭借低挥发性有机化合物(VOC)排放、高膜层质量、便利回收再利用等优点，成为了快速发展的热门涂层材料。长久以来，传统粉末涂料针对金属基材，其易于导电，通过与带相反电荷粉末粒子间的静电吸引，吸附堆积，经高温熔融-固化(180℃-200℃)成膜。随着粉末涂料的快速发展，粉末涂料的固化呈现低温快速反应趋势，研究工作者开发了环氧基、环氧-聚酯基等低温固化粉末体系，固化温度降低至110℃-140℃，应用范围亦推广至热敏基材，如中密度木板(MDF)、塑料、电子元件等。然而，上述热敏基材多为导电不良体，面电阻高于10⁹Ω，使得基材带电不匀，上粉困难，粉末难以均匀吸附在基材表面，导致膜层厚度难以控制，膜层平整度和机械强度大大降低。因此，开发一种适用于热敏基材静电喷涂前导电预处理的材料和方法，对于低温粉末涂料的进一步发展具有重要的意义。

目前，低温粉末涂料应用最多的领域为MDF喷涂。木板由于多孔易吸水的特质，其本质上是一个导体。但天然木材基的产品含水量差别大且分布不均，根据表面电阻仪的测量，MDF板材的面电阻值范围为10⁴Ω-10¹⁰Ω。低电阻(10⁴Ω-10⁶Ω)区域能有效的进行静电喷涂，但由于低阻值源于高水分含量，在后续加热固化时，水分受热蒸发释放，造成涂层针孔、鼓泡等异常；而面电阻高(10⁸Ω-10¹⁰Ω)的部分导电性差，带电粉末难以吸附于基材表面，无法实现膜层可控的均匀喷涂。因此，为了保证木材涂层的稳定化喷涂，木材的导电预处理必不可少。已报道的导电预处理的方法主要有四个方面：

(1)预热处理：将木板在70℃-80℃温度区间烘烤15min-20min，使内部的水分和其他溶剂蒸发至表面，以期降低表面电阻的同时控制水分的蒸发量，但上述方法实际过程难以控制，仍会局部出现针孔、鼓泡和难以上粉的现象，无法满足实际生产需求；

(2)涂刷导电液：将分散于水或有机溶剂的固体导电聚合物喷涂或粉刷至木材表面，自然晾干或在70℃-80℃烘烤，以去除水和有机溶剂，上述方法能够将表面电阻降至10⁴Ω且均匀分布，但导电物质与基材的附着力差，后续膜层易脱落，引入的水和有机溶剂若未完全去除，亦会出现针孔、鼓泡现象；另外，导电物质呈化学活性，可能与后续粉末涂料组分发生反应，影响涂膜性能；

(3)预涂液态环氧树脂：例如中国专利ZL201210537047.2公开了一种非导电基材粉末涂料涂层的制备方法，其将非导电基材板在低粘度双酚A型环氧树脂中浸泡一段时间后取出，利用液态树脂的粘性吸附粉末涂层，工艺较复杂，难以控制；

(4)预喷涂导电粉末涂料：例如中国专利申请CN201711086303.X公开了一种木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料及其制备和应用，其预先制备了一种内含石墨烯导电组分的导电粉末(原料组成为：环氧树脂、石墨烯、分散剂、填料、硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂、流平剂、固化剂和消泡剂)用于木材的导电处理，但导电粉末的喷涂仍然会遇到相同的基材导电性能差的问题，仍然须要预先对木材进行处理，进而喷涂导电粉末，增加了工艺流程和成本。

因此，寻找开发一种适用于非导电或导电性差的热敏基材静电喷涂的前处理材料和方法极具实用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种热敏基材静电喷涂前导电涂层，该导电涂层能使非导电或导电性差的热敏基材获得均匀的面电阻(10⁴Ω-10⁶Ω)，且对后续静电喷涂无不良影响。

本发明还提供了一种热敏基材静电喷涂前导电涂层的制备方法，该方法操作简便，能在非导电或导电性差的热敏基材表面制备一层平整、均匀分布的膜层，有效降低了热敏材料的面电阻，使非导电或导电性差的热敏基材获得均匀的面电阻(10⁴Ω-10⁶Ω)，改善基材表面的导电性能，对后续静电喷涂无不良影响。

本发明还提供了一种用于制备热敏基材静电喷涂前导电涂层的装置，该装置成本低、操作简单，能够保证导电涂层的性能，使非导电或导电性差的热敏基材获得均匀的面电阻(10⁴Ω-10⁶Ω)，且对后续静电喷涂无不良影响。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种热敏基材静电喷涂前导电涂层，为在热敏基材表面由颗粒尺寸为微纳米级别的固体导电颗粒组成且厚度为5μm-25μm的一层导电涂层。该厚度范围能够保证基材表面具有后续粉末静电喷涂足够的导电性，且不影响粉末涂料与基材的附着结合，有效消除了膜层脱落的风险。

由于热敏基材表面一般是非理想光滑平面，存在细小的孔洞，本发明发现将导电材料细化至微纳米尺寸后嵌入或填入热敏基材，与热敏基材结合形成一层极薄(厚度为5μm-25μm)的导电层，能使非导电或导电性差的热敏基材获得均匀的面电阻(10⁴Ω-10⁶Ω)，且对后续静电喷涂无不良影响。

优选的，所述导电涂层为固体导电颗粒在2kgf/cm²-4kgf/cm²的压力下在热敏基材表面形成的膜层；2kgf/cm²-4kgf/cm²的压力能够使固体导电颗粒与基材充分接触，固体导电颗粒排列更紧密，更容易嵌入或填入热敏基材，与热敏基材结合形成极薄的导电层。

优选的，所述导电涂层的厚度为5μm-15μm，能使非导电或导电性差的热敏基材获得10⁴Ω-10⁵Ω均匀的面电阻，且对后续静电喷涂无不良影响。

所述热敏基材静电喷涂前导电涂层的制备方法，包括步骤：

(1)将热敏基材表面进行预处理，得到预处理后的热敏基材；

(2)在预处理后的热敏基材表面均匀涂覆颗粒尺寸为微纳米级别的固体导电颗粒，形成一层由固体导电颗粒组成且厚度为5μm-25μm的导电涂层。

所述固体导电颗粒的材料(即导电材料)选用炭黑、石墨、乙炔黑、碳包覆金属氧化物的复合材料、石墨烯等中的一种或两种以上。上述材料导电性能好，颗粒尺寸易可控加工，易于制备极薄的导电涂层。

所述碳包覆金属氧化物的复合材料可选用碳包覆氧化铁、碳包覆氧化铜、碳包覆氧化锆、碳包覆氧化铈、碳包覆氧化锌、碳包覆氧化钴、碳包覆氧化镍、碳包覆氧化钛、碳包覆氧化锰等中的一种或两种以上。上述材料导电性能良好，颗粒尺寸小且分布均匀，易于制备极薄的导电涂层。

所述微纳米级别的固体导电颗粒的颗粒尺寸为0.05μm-20μm。优选的，颗粒尺寸范围为0.05μm-3μm，小尺寸且粒径分布窄，更利于所制导电涂层膜厚的精确控制，获得与热敏基材结合力更好的极薄导电涂层。

所述微纳米级别的固体导电颗粒可以采用市售产品，也可以采用以下制备方法进行制备，微纳米级别的固体导电颗粒的制备方法包括步骤：

采用高能球磨对固体导电颗粒的材料进行球磨细化，球磨机转速为300rpm-600rpm，球料比为50-100：1，球磨时间为5h-12h；能够得到颗粒尺寸为0.05μm-20μm的固体导电颗粒。优选的，球磨机转速为350rpm-450rpm，球料比为60-80：1，球磨时间为6h-8h；能够得到颗粒尺寸为0.05μm-3μm的固体导电颗粒。

所述热敏基材选用实木、密度板、塑料、石材、玻璃、电子元件等热敏材料中的一种或两种以上。

步骤(1)中，所述预处理采用打磨、除油、水洗、吹扫、烘烤等预处理方式中的一种或两种以上，以去除表面的灰尘、油渍、水渍等，增强固体导电颗粒与基材的附着力，亦消除了后续导电层的缺陷来源。

所述烘烤温度优选50℃-150℃，时间为5min-40min。进一步优选的，烘烤温度为80℃-130℃，时间为10min-30min，上述烘烤条件，一方面有效控制了基材含水量，避免了基材高含水量导致的后续粉末涂层针孔严重、鼓泡等异常，同时能够使不同含水量的基材达到同一含水量水平，消除了因基材含水量差别带来的工艺变化。

步骤(2)中，所述均匀涂覆步骤采用压力旋涂的方法，更利于固体导电颗粒与预处理后的热敏基材表面紧密结合，获得厚度均匀、膜层致密的导电层。

所述压力旋涂的方法为在一定压力下旋转涂覆；所述压力优选为2kgf/cm²-4kgf/cm²，能够使固体导电颗粒与基材充分接触，固体导电颗粒排列更紧密，更容易嵌入或填入热敏基材，与热敏基材结合形成极薄的导电层。

一种压力旋涂仪，包括带进料口和出料口的加料装置、与加料装置的出料口通过管道连通的旋涂磨头以及与旋涂磨头连接的磨头转速控制器；所述加料装置的出料口设有加料量调节器和流速调节器；所述旋涂磨头上设有磨头高度调节器和压力传感器，通过磨头高度调节器和压力传感器调节旋涂磨头对被旋涂基材的压力。

所述压力旋涂仪可用于在热敏基材表面制备热敏基材静电喷涂前导电涂层。

所述压力旋涂仪使用时，将待旋涂基材置于旋涂磨头下，将固体导电颗粒从进料口放入加料装置，通过加料量调节器和流速调节器控制固体导电颗粒的加入量和流速，使固体导电颗粒从出料口经管道进入旋涂磨头中，压力传感器感应并显示旋涂磨头施加给被旋涂基材的压力，依据压力传感器显示的压力通过磨头高度调节器调节旋涂磨头对被旋涂基材的压力，通过磨头转速控制器来控制旋涂磨头的旋转速度，从而在热敏基材表面涂覆一层由固体导电颗粒组成的导电涂层。

所述加料装置用于盛放待使用的固体导电颗粒，可采用具有一定容积的容器，优选为倒锥形容器，更利于固体导电颗粒的流出，以保证微纳米级别的固体导电颗粒的进料效果；所述容器的材料优选为塑料。

所述加料量调节器用于控制固体导电颗粒的加入量，可选用现有用于调节粉末或颗粒加入量的部件，例如可采用市售产品粉末加料量调节旋钮或阀门等。

所述流速调节器用于调节固体导电颗粒的流速，可选用现有用于调节粉末或颗粒流速的部件，例如可采用市售产品或者采用通入压缩空气的方式来调节粉末或颗粒的流速；所述流速调节器可包括通过气管与所述管道连通的空气压缩机以及设置在所述气管上的气压调节器。所述气压调节器可选用调节旋钮或调节阀门等。

所述旋涂磨头用来旋涂基材表面，可选用柔软度较好的羊毛刷。

所述磨头高度调节器用于调节旋涂磨头的高度(具体为旋涂磨头与热敏基材之间的垂直距离)，可选用现有用于调节高度的部件，例如可采用市售高度调节器产品；比如，所述磨头高度调节器可包括套在所述管道上且可相对所述管道上下滑动的套管以及控制所述套管相对管道升降高度的限位件，所述限位件由设置在套管内壁的可伸缩插销与设置在管道外壁的小凹槽组成。

所述压力传感器用于感应并显示旋涂磨头对被旋涂基材的压力，可采用市售产品。

所述磨头转速控制器用于使旋涂磨头旋转并控制旋涂磨头的旋转速度，可选用现有用于控制转速的部件，例如可采用市售转速控制器产品；优选地，所述磨头转速控制器可包括电机、设置在电机上的电机转速控制器、通过电机驱动的主动轮以及通过皮带与主动轮连接的从动轮，所述从动轮与旋涂磨头连接。所述电机转速控制器可选用市售部件，例如电机控制器、电机调速器或者变频器等等。所述主动轮和从动轮均优选采用带槽滚轮，稳定性更好。所述皮带可采用橡胶皮带，其宽度小于带槽滚轮的槽体。所述电机优选双向可控的电动机，以便于调节转速。所述皮带、主动轮和从动轮最好包覆在壳体内，安全、防尘、静音等效果更好。

为了扩大所述压力旋涂仪的自动旋涂范围，进行以下优选：

所述压力旋涂仪还包括基座以及固定在基座上的磨头方向调节器，所述磨头方向调节器与所述磨头转速控制器连接。

所述磨头方向调节器用于调控旋涂磨头的旋涂范围；优选地，所述磨头方向调节器选用锥齿轮传动装置，可采用市售产品；进一步优选地，所述磨头方向调节器由第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮以及与第二锥齿轮连接的活动接头组成，所述第一锥齿轮的轴线与第二锥齿轮的轴线垂直，所述第一锥齿轮固定在基座上，所述活动接头与所述电机连接。所述活动接头可采用市售产品；进一步优选地，所述活动接头为球形万向接头。

从旋涂涂层的厚度、涂层的均匀性、颗粒间的致密度等角度综合考虑，所述压力旋涂仪使用时的参数设置优选为：固体导电颗粒的加料速率为20g/min-40g/min，压缩空气的流量为25L/min-40L/min，旋涂压力为2kgf/cm²-4kgf/cm²。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)由于热敏基材表面一般是非理想光滑平面，存在细小的孔洞，本发明发现将导电材料细化至微纳米尺寸后嵌入或填入热敏基材表面，与热敏基材结合形成极薄的一层平整、均匀分布的导电层，能使非导电或导电性差的热敏基材获得均匀的面电阻(10⁴Ω-10⁶Ω)，有效降低了热敏材料的面电阻，改善基材表面的导电性能，提高后续静电喷涂涂层质量，防止静电喷涂过程中出现的喷涂不均匀、针孔严重、鼓泡等异常，对后续静电喷涂无不良影响，可广泛适用于热敏基材静电喷涂。

(2)本发明所用材料为纯固态，不引入溶剂，避免了后续的晾干和烘烤过程；由于固体导电颗粒尺寸小，能够形成极薄的导电涂层且不影响后续静电喷涂时粉末涂料与基材的附着结合，有效消除了膜层脱落的风险，且不会对静电喷涂时粉末涂层的颜色产生影响。

(3)本发明采用压力旋涂的方式简单易行、效率高，导电材料用量小，所得导电涂层均匀，面电阻在10⁴Ω-10⁶Ω，适合静电喷涂，散落导电颗粒能够回收再利用，成本低，环保。

附图说明

图1为本发明压力旋涂仪的结构示意图；

图2为本发明压力旋涂仪的工作原理示意图；

图3为实施例3中市售炭黑的扫描电镜图片；

图4为实施例3中球磨细化后的炭黑的扫描电镜图片；

图5为实施例3中利用细化后的炭黑颗粒和本发明压力旋涂仪制备的导电涂层结构示意图；

图6为实施例3中利用市售炭黑和本发明压力旋涂仪制备的导电涂层结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，本发明压力旋涂仪，包括带进料口和出料口的加料装置1、与加料装置1的出料口通过管道连通的旋涂磨头4以及与旋涂磨头4连接的磨头转速控制器9；加料装置1的出料口设有加料量调节器2和流速调节器；旋涂磨头4上设有磨头高度调节器3和压力传感器8，通过磨头高度调节器3和压力传感器8调节旋涂磨头4对被旋涂基材的压力。

加料装置1用于盛放待使用的固体导电颗粒，可采用具有一定容积的容器，优选为倒锥形容器，更利于固体导电颗粒的流出，以保证微纳级别的固体导电颗粒的进料效果；容器的材料优选为塑料。

加料量调节器2用于控制固体导电颗粒的加入量，可选用现有用于调节粉末或颗粒加入量的部件，例如可采用市售产品粉末加料量调节旋钮或阀门等。

流速调节器用于调节固体导电颗粒的流速，可选用现有用于调节粉末或颗粒流速的部件，例如可采用市售产品或者采用通入压缩空气的方式来调节粉末或颗粒的流速；流速调节器可包括通过气管6与管道连通的空气压缩机以及设置在气管6上的气压调节器7。气压调节器7可选用调节旋钮或调节阀门等。

旋涂磨头4用来旋涂基材表面，可选用柔软度较好的羊毛刷。旋涂磨头4的磨头面积可设置成与待旋涂基材的表面积相同。或者，旋涂磨头4的磨头面积小于待旋涂基材的表面积，使用时平移待旋涂基材或者平移旋涂磨头4即可。

压力传感器8用于感应并显示旋涂磨头4对被旋涂基材的压力，可采用市售产品。

磨头高度调节器3用于调节旋涂磨头的高度(具体为旋涂磨头与热敏基材之间的垂直距离)，可选用现有用于调节高度的部件，例如可采用市售高度调节器产品；比如，磨头高度调节器3可包括套在管道上且可相对管道上下滑动的套管以及控制套管相对管道升降高度的限位件，限位件由设置在套管内壁的可伸缩插销与设置在管道外壁的若干个小凹槽组成。使用时将可伸缩插销按压弹出小凹槽后套管可相对管道上下滑动，带动旋涂磨头4上下移动，当旋涂磨头4移动至合适高度(此时压力传感器8显示的压力为压力范围内的预定压力值)，将可伸缩插销按压弹入小凹槽，旋涂磨头4保持在该高度进行工作。磨头高度调节器3还可以设置成其它结构，例如可包括套在管道上且可相对管道上下滑动的套管、设置在套管内壁的内螺纹以及设置在管道外壁的外螺纹，内螺纹与外螺纹配合使用。

磨头转速控制器9用于使旋涂磨头4旋转并控制旋涂磨头的旋转速度，可选用现有用于控制转速的部件，例如可采用市售转速控制器产品；优选地，磨头转速控制器9可包括电机13、设置在电机13上的电机转速控制器12、通过电机13驱动的主动轮11以及通过皮带10与主动轮11连接的从动轮16，从动轮16与旋涂磨头4连接。电机转速控制器12可选用市售部件，例如电机控制器、电机调速器或者变频器等等。主动轮11和从动轮16均优选采用带槽滚轮，稳定性更好。皮带10可采用橡胶皮带，其宽度小于带槽滚轮的槽体。电机13优选双向可控的电动机，以便于调节转速。皮带10、主动轮11和从动轮16最好包覆在壳体内，安全、防尘、静音等效果更好。

为了扩大压力旋涂仪的自动旋涂范围，压力旋涂仪还包括基座15以及固定在基座15上的磨头方向调节器14，磨头方向调节器14与磨头转速控制器9连接。

磨头方向调节器14用于调控旋涂磨头的旋涂范围；优选地，磨头方向调节器14选用锥齿轮传动装置，可采用市售产品；进一步优选地，磨头方向调节器由第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮以及与第二锥齿轮连接的活动接头组成，第一锥齿轮的轴线与第二锥齿轮的轴线垂直，第一锥齿轮固定在基座15上，活动接头与电机13连接。活动接头可采用市售产品；进一步优选地，活动接头为球形万向接头。

如图2所示，本发明压力旋涂仪使用时，将待旋涂基材17置于旋涂磨头4下，将固体导电颗粒5从进料口放入加料装置，通过加料量调节器2和流速调节器控制固体导电颗粒5的加入量和流速，在压缩空气的作用下使固体导电颗粒5从出料口经管道进入旋涂磨头4中，压力传感器8感应并显示旋涂磨头4施加给被旋涂基材17的压力，依据压力传感器8显示的压力通过磨头高度调节器3调节旋涂磨头4对被旋涂基材17的压力，通过磨头转速控制器9来控制旋涂磨头4的旋转速度，从而在被旋涂基材17表面涂覆一层由固体导电颗粒5组成的导电涂层。

从旋涂涂层的厚度、涂层的均匀性、颗粒间的致密度等角度综合考虑，压力旋涂仪使用时的参数设置优选为：固体导电颗粒5的加料速率为20g/min-40g/min，压缩空气的流量为25L/min-40L/min，旋涂压力为2kgf/cm²-4kgf/cm²。

实施例2导电涂层的制备

将一块外观平整的实木板基材清洗干净，并用高压气枪吹扫，然后放入100℃烘箱中烘烤30min以除去其中的水分，得到预处理后的实木板基材。选用石墨作为导电材料，利用高能球磨机对其进行细化，球磨转速为450rpm，球料比为80：1，球磨时间为8h，得到细化后的石墨颗粒，细化后的石墨颗粒的尺寸为2μm-3μm。将上述细化后的石墨颗粒加入实施例1中的压力旋涂仪，预处理后的实木板基材水平放置于旋涂磨头4下，控制加料速率为30g/min，空气流量为30L/min，旋涂压力为3kgf/cm²，在预处理后的实木板基材表面旋涂颗粒尺寸为2μm-3μm的石墨颗粒，旋涂均匀后得到一层由颗粒尺寸为2μm-3μm的石墨颗粒组成且厚度为15μm的导电涂层。

实施例3导电涂层的制备

将一块外观粗糙的实木板基材用砂纸磨平，并用高压气枪进行吹扫，然后放入120℃烘箱中烘烤15min以除去其中的水分，得到预处理后的实木板基材。选用市售炭黑作为导电材料，利用高能球磨机对其进行细化，球磨转速为450rpm，球料比为80：1，球磨时间为8h，得到细化后的炭黑颗粒，细化后的炭黑颗粒的尺寸为0.05μm-1μm。将上述细化后的炭黑颗粒加入实施例1中的压力旋涂仪，预处理后的实木板基材水平放置于旋涂磨头4下，控制加料速率为25g/min，空气流量为35L/min，旋涂压力为3kgf/cm²，在预处理后的实木板基材表面旋涂颗粒尺寸为0.05μm-1μm的炭黑颗粒，旋涂均匀后得到一层由颗粒尺寸为0.05μm-1μm的炭黑颗粒组成且厚度为5μm的导电涂层。

图3为市售炭黑的扫描电镜图片，图4为球磨细化后的炭黑的扫描电镜图片，由图可知，经过高能球磨，炭黑颗粒尺寸由大于20μm细化为0.05μm-1μm。

图5为利用细化后的炭黑颗粒和本发明压力旋涂仪制备的导电涂层结构示意图；图6为利用市售炭黑和本发明压力旋涂仪制备的导电涂层结构示意图。对比图5和图6可知，本发明细化后的炭黑颗粒能够有效进入和填平实木板基材的微小孔隙，配合压力旋涂，在实木板基材表面形成极薄的导电涂层。市售碳黑材料颗粒较大，无法有效填覆实木板基材的微小孔隙。

实施例4导电涂层的制备

将一块塑料板清洗干净，并用高压气枪进行吹扫，然放入80℃烘箱中烘烤20min以除去表面残留的溶剂，得到预处理后的塑料板基材。选用乙炔黑作为导电材料，利用高能球磨机对其进行细化，球磨转速为350rpm，球料比为80：1，球磨时间为8h，得到细化后的乙炔黑颗粒，细化后的乙炔黑颗粒的尺寸为0.2μm-1μm。将上述细化后的乙炔黑颗粒加入实施例1中的压力旋涂仪，预处理后的塑料板基材水平放置于旋涂磨头4下，控制加料速率为35g/min，空气流量为25L/min，旋涂压力为4kgf/cm²，在预处理后的塑料板基材表面旋涂颗粒尺寸为0.2μm-1μm的乙炔黑颗粒，旋涂均匀后得到一层由颗粒尺寸为0.2μm-1μm的乙炔黑颗粒组成且厚度为10μm的导电涂层。

实施例5导电涂层的制备

将一块外观平整的实木板基材清洗干净，并用高压气枪吹扫，然后放入130℃烘箱中加热烘烤10min以除去其中的水分，得到预处理后的实木板基材。选用市售炭黑作为导电材料，利用高能球磨机对其进行细化，球磨转速为400rpm，球料比为60：1，球磨时间为6h，得到细化后的炭黑颗粒，细化后的炭黑颗粒的尺寸为0.1μm-1μm。将上述细化后的石墨颗粒加入实施例1中的压力旋涂仪，预处理后的实木板基材水平放置于旋涂磨头4下，控制加料速率为25g/min，空气流量为35L/min，旋涂压力为3kgf/cm²，在预处理后的实木板基材表面旋涂颗粒尺寸为0.1μm-1μm的炭黑颗粒，旋涂均匀后得到一层由颗粒尺寸为0.1μm-1μm的炭黑颗粒组成且厚度为10μm的导电涂层。

实施例6导电涂层的制备

将一块外观平整的实木板基材清洗干净，并用高压气枪吹扫，然后放入120℃烘箱中加热烘烤15min以除去其中的水分，得到预处理后的实木板基材。选用颗粒尺寸为50nm-100nm的纳米碳包覆氧化铁颗粒作为导电材料，将其加入实施例1中的压力旋涂仪，预处理后的实木板基材水平放置于旋涂磨头4下，控制加料速率为30g/min，空气流量为30L/min，旋涂压力为3kgf/cm²，在预处理后的实木板基材表面旋涂颗粒尺寸为50nm-100nm的碳包覆氧化铁颗粒，旋涂均匀后得到一层由颗粒尺寸为50nm-100nm的碳包覆氧化铁组成且厚度为5μm的导电涂层。

实施例7导电涂层的制备

将一块外观平整的实木板基材清洗干净，并用高压气枪吹扫，然后放入100℃烘箱中加热烘烤20min以除去其中的水分，得到预处理后的实木板基材。选用市售石墨烯(先丰纳米XFQ0217440-44-0，颗粒尺寸为50nm-80nm)纳米片作为导电材料，将其加入实施例1中的压力旋涂仪，预处理后的实木板基材水平放置于旋涂磨头4下，控制加料速率为20g/min，空气流量为25L/min，旋涂压力为4kgf/cm²，在预处理后的实木板基材表面旋涂石墨烯纳米片，旋涂均匀后得到一层由颗粒尺寸为50nm-80nm的石墨烯纳米片组成且厚度为5μm的导电涂层。

对比例1导电涂层的制备

将5块外观平整的实木板基材(序号1-5)清洗干净，并用高压气枪吹扫，然后放入120℃烘箱中加热烘烤15min以除去其中的水分，得到预处理后的实木板基材。

1号预处理后的实木板基材不做任何处理；

2号预处理后的实木板基材烘烤后立即利用基材余温在其表面喷涂粉末涂料，增加粉末在基材表面的附着量；

3号预处理后的实木板基材用导电液1(南通雷尚化工-LS2001)进行均匀喷涂覆盖，再将其放入100℃烘箱中烘烤20min以除去其中的溶剂，得到导电液1形成的厚度为25μm的涂层，冷却后备用；

4号预处理后的实木板基材用导电液2(苏州甫路生物科技-聚苯胺)进行均匀喷涂覆盖，再将其放入100℃烘箱中烘烤20min以除去其中的溶剂，得到导电液2形成的厚度为25μm的涂层，冷却后备用；

5号预处理后的实木板基材冷却后将市售炭黑(天津正宁新材料K90，颗粒尺寸为25μm-30μm)加入本发明实施例1的压力旋涂仪，控制加料速率为25g/min，空气流量为35L/min，旋涂压力为3kgf/cm²，得到一层由颗粒尺寸为25μm-30μm的炭黑组成且厚度为30μm的导电涂层。

将对比例1中1-5号带导电涂层的实木板、实施例2带导电涂层的实木板(序号6)、实施例3带导电涂层的实木板(序号7)、实施例4带导电涂层的塑料板(序号8)、实施例5带导电涂层的实木板(序号9)、实施例6带导电涂层的实木板(序号10)、实施例7带导电涂层的实木板(序号11)分别采用环氧基粉末涂料进行静电喷涂，再在120℃烘烤固化，得到带环氧基粉末涂料膜层的实木板。11块基材板静电喷涂前导电涂层在烘烤前后的面电阻和静电喷涂固化后板面效果信息见表1。

表1 11块基材板的面电阻和静电喷涂固化后板面效果信息

由表1可知，未处理的1号实木板、烘烤处理的2号实木板和涂刷导电液的3号实木板都未能很好地控制面电阻，4号虽能控制面电阻，但导电聚合物会与粉末涂料反应，上述四种方法对后续粉末涂料的喷涂、固化或板面效果均产生一定的不利影响；压力旋涂市售碳基材料的5号实木板，能够获得合适的面电阻，但略高于本发明采用细化炭黑颗粒的6号-7号和9号-11号实木板及8号塑料板，膜层虽能够均匀覆盖于木板表面，但膜层附着力一般，这可能是由于市售碳基材料颗粒较大，无法有效填覆基材微孔，所得导电涂层较厚，阻碍了后续粉末涂料与基材的熔融接触，进而对膜层附着力产生负面影响；采用本发明所得导电涂层的6-11号基材板，面电阻处于静电喷涂理想范围，且不产生后续的不良影响，解决了非导电或导电性差基材的粉末涂料静电喷涂问题。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热敏基材静电喷涂前导电涂层，其特征在于，所述导电涂层为在热敏基材表面由颗粒尺寸为微纳米级别的固体导电颗粒组成且厚度为5μm-25μm的一层导电涂层。

2.根据权利要求1所述的热敏基材静电喷涂前导电涂层，其特征在于，所述导电涂层为固体导电颗粒在2kgf/cm²-4kgf/cm²的压力下在热敏基材表面形成的膜层。

3.根据权利要求1或2所述的热敏基材静电喷涂前导电涂层，其特征在于，所述固体导电颗粒的材料选用碳包覆金属氧化物的复合材料、炭黑、石墨、乙炔黑、石墨烯中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的热敏基材静电喷涂前导电涂层，其特征在于，所述微纳米级别的固体导电颗粒的颗粒尺寸为0.05μm-20μm。

5.根据权利要求1所述的热敏基材静电喷涂前导电涂层，其特征在于，所述热敏基材选用实木、密度板、塑料、石材、玻璃、电子元件热敏材料中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的热敏基材静电喷涂前导电涂层的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将热敏基材表面进行预处理，得到预处理后的热敏基材；

(2)在预处理后的热敏基材表面均匀涂覆颗粒尺寸为微纳米级别的固体导电颗粒，形成一层由固体导电颗粒组成且厚度为5μm-25μm的导电涂层。

7.一种压力旋涂仪，其特征在于，包括带进料口和出料口的加料装置、与加料装置的出料口通过管道连通的旋涂磨头以及与旋涂磨头连接的磨头转速控制器；所述加料装置的出料口设有加料量调节器和流速调节器；所述旋涂磨头上设有磨头高度调节器和压力传感器。

8.根据权利要求7所述的压力旋涂仪，其特征在于，所述流速调节器包括通过气管与所述管道连通的空气压缩机以及设置在所述气管上的气压调节器；

或者，所述磨头转速控制器包括电机、设置在电机上的电机转速控制器、通过电机驱动的主动轮以及通过皮带与主动轮连接的从动轮，所述从动轮与旋涂磨头连接。

9.根据权利要求7或8所述的压力旋涂仪，其特征在于，所述压力旋涂仪还包括基座以及固定在基座上的磨头方向调节器，所述磨头方向调节器与所述磨头转速控制器连接。

10.根据权利要求9所述的压力旋涂仪，其特征在于，所述磨头方向调节器由第一锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮以及与第二锥齿轮连接的活动接头组成，所述第一锥齿轮的轴线与第二锥齿轮的轴线垂直，所述第一锥齿轮固定在基座上，所述活动接头与所述电机连接。