CN110157221A - 一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，具体步骤如下：步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米陶瓷树脂；步骤二，将纳米陶瓷树脂中加入导电填料、非导电填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。本发明制备的纳米陶瓷导电涂料其主要成膜物和粘结剂为纳米陶瓷树脂，纳米陶瓷树脂的主要成分为纳米二氧化硅，具有很高的极性，自身即有一定的抗静电特性，同时与大多数导电填料具有很好的亲和性，二者协同性极好；本发明制备的导电涂料具有导电性优异、导电性稳定持久、硬度、耐磨、耐温、防污、防水、耐老化等特点，特别适宜用于防静电地坪涂料和高温场合的防静电。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体是一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法。
背景技术
导电涂料适用于既要防护性、装饰性又要防静电的设备和场合，如汽油油罐、船舶、地坪等。导电涂料通过喷涂、刷涂的方法，使完全绝缘的非金属或非导电表面具有像金属或半导体一样的吸收、传导和衰减电磁波和静电的特征，从而起到屏蔽电磁波干扰和防静电的作用。导电涂料的出现，有效的解决了非金属表面实现电联接的问题。
目前市场上现有导电涂料的主要成膜物和粘结剂多为丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂、氟碳树脂等，配以各种导电填料。这些有机树脂大多都有极强的绝缘性和成膜性，当导电填料与这些树脂混合，树脂充分浸润和包覆在导电填料表面，使导电填料表面形成一层薄薄的绝缘层，因此，导致涂料的导电性大打折扣，为了获得足够的导电性，不得不大幅度增加导电填料的添加量，而导电填料的增加不仅增加成本而且使涂料的其它性能如附着力、色相和机械性能等受到影响，这就为人们的使用带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，具体步骤如下：
步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米陶瓷树脂；
步骤二，将纳米陶瓷树脂中加入导电填料、非导电填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。
作为本发明进一步的方案：催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm。
作为本发明进一步的方案：酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：导电填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的1-35%，所述导电填料包括但不限于炭黑、石墨、碳纤维粉、碳纳米管粉、石墨烯粉、金粉、银粉、铜粉、铝粉、铁粉、不锈钢粉、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米三氧化二锑粉和掺杂纳米氧化钛粉中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：非导电填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的1-35%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石和膨润土中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：颜料包括无机颜料和有机颜料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的纳米陶瓷导电涂料其主要成膜物和粘结剂为纳米陶瓷树脂，纳米陶瓷树脂的主要成分为纳米二氧化硅，具有很高的极性，自身即有一定的抗静电特性，同时与大多数导电填料具有很好的亲和性，二者协同性极好；本发明制备的导电涂料具有导电性优异、导电性稳定持久、硬度、耐磨、耐温、防污、防水、耐老化等特点，特别适宜用于防静电地坪涂料和高温场合的防静电。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，具体步骤如下：取纳米二氧化硅35份，醋酸1份，二甲基二甲氧基硅烷10份，通过高速分散机充分混合，加入乙烯基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、膨胀石墨粉、甲基三甲氧基硅烷、导电炭黑、氧化锌、硫酸钡、钛白粉、纳米二氧化硅和氧化铝以45:10:1:1:2:10:10:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
实施例2
一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，具体步骤如下：取纳米二氧化硅45份，醋酸1份，甲基三甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十二烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、镍粉、甲基三甲氧基硅烷、石墨粉、导电炭黑、氧化锌、硫酸钡、纳米二氧化硅和氧化钛以55:10:2:5:2:3:10:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
实施例3
一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，具体步骤如下：取纳米二氧化硅45份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、导电炭黑、甲基三甲氧基硅烷、硫酸钡、立德粉、铝掺杂氧化锌、320目氧化铝和纳米二氧化硅以55:2:2:5:5:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
实施例4
一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，具体步骤如下：取纳米二氧化硅40份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米陶瓷树脂。将纳米陶瓷树脂、铝粉、甲基三甲氧基硅烷、铜粉、硫酸钡、石墨粉、320目氧化铝和纳米二氧化硅以65:10:1:5:15:3:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米陶瓷树脂；
步骤二，将纳米陶瓷树脂中加入导电填料、非导电填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。
2.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m2/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm。
4.根据权利要求3所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述导电填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的1-35%，所述导电填料包括但不限于炭黑、石墨、碳纤维粉、碳纳米管粉、石墨烯粉、金粉、银粉、铜粉、铝粉、铁粉、不锈钢粉、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米三氧化二锑粉和掺杂纳米氧化钛粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述非导电填料的添加量为纳米陶瓷树脂重量的1-35%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石和膨润土中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备纳米陶瓷导电涂料的方法，其特征在于，所述颜料包括无机颜料和有机颜料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190823 |