CN110330876A - 一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料及其制备方法 - Google Patents

一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，包含有聚氨酯、交联剂、润湿剂、流平剂、导电剂，还包含有过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料、气态氮。将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂混合形成混合组分A，将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料形成混合组分B，将混合组分A与混合组分B、交联剂混合形成混合组分C，将气态氮向混合组分C中进行鼓气制得该涂料。本发明采用导电聚苯胺为导电剂使得该涂料本身具备优良的导电性能和防静电性能，采用甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石多种成分，涂料具有自动吸附甲醛的性能，安全环保。

Description

一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体地说，特别涉及一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的迅猛发展，电磁波干扰形成了公害，导致无屏蔽保护的电子设备使用过程中出现误操作、受干扰、机要信息泄密等问题，因此，各个领域对高分子材料的导电性能也提出了新的要求。
工业上用来消除和防止高分子材料带电的方法很多。目前，人们普遍采用材料表面金属化的方法。材料表面金属化的方法很多，导电涂料作为一种液体材料，可以方便地喷涂或刷涂于各种形状的材料表面，形成电磁屏蔽导电层，从而使材料达到屏蔽电磁波的目的。导电涂料具有成本低廉、工艺简单、施工方便、应用范围广以及屏蔽电磁波效果好等特点，获得广泛应用。
为了使得导电涂料形成的涂层具有导静电的特性，降低涂层的电阻率，有三种方法：第一种方法，以具有导电功能的树脂为成膜物，涂料中一般不必另加导电填料；第二种方法，加入抗静电剂，依靠抗静电剂不断释放涂层中的静电，达到防静电的目的；第三种方法，添加导电填料，通过导电填料的彼此接触而产生导电性。其中，第一种方法中，导电树脂的合成较为困难，且成本昂贵；第二种方法中加抗静电剂的方法受诸多因素的影响，涂料性能不稳定；第三种方法中添加导电填料的方法工艺操作复杂。因此，亟需一种工艺简单、安全环保的导电性防静电涂料，以期满足如今对高分子材料表面导电性能的要求。
发明内容
(1)技术问题
因此，如何解决现有技术中导电涂料不能同时具备工艺简单、安全环保的要求，成了本领域技术人员亟待解决的问题。
(2)技术方案
针对上述问题，本发明的内容是提供一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料及其制备方法。
一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，包含有聚氨酯、交联剂、润湿剂、流平剂、导电剂。其中，聚氨酯40-50份、交联剂5-8份、润湿剂10-15份、流平剂5-10份、导电剂50-80份。
所述聚氨酯采用阴离子型水性聚氨酯接枝特异高分子分散液，呈蓝光乳白液，其各参数为：固含量38％、粘度50-150cps/25℃、pH值为6＜pH＜7。
所述交联剂采用有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺等中的至少一种。
所述润湿剂采用硅醇类非离子表面活性剂，其动、静态表面张力极低，含双羟基，化学性质为惰性，不参与体系的化学反应，耐酸碱性好，化学性质稳定。
所述流平剂采用市售迪高Glide 450流平剂，其外观为透明液体，其中活性物为聚醚硅氧烷共聚物，活性物含量为100％，粘度为250cps/25℃。
所述导电剂采用导电聚苯胺。
一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，还包含有过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料、气态氮，其中过氧化二异丙苯1-3份，甲壳素5-8份，硅藻土6-10份，光触媒性炭6-10份，凹凸棒土6-10份、海泡石6-10份、滑石粉3-5份、颜料10-20份。
所述过氧化二异丙苯起辅助交联作用。所述甲壳素采用纳米甲壳素粉末。所述硅藻土采用纳米硅藻土。所述光触媒活性炭选用椰壳为原料，经过高温活化处理使其形成发达的适宜于吸附有害气体的微孔结构，采用最新技术将纳米TiO2负载到活性炭表面和孔隙内部。所述凹凸棒土采用纳米凹凸棒土晶粒，其晶体呈网状排列。所述海泡石采用纳米有机醇基海泡石颗粒。所述颜料选自钛白粉、炭黑、氧化铁红、群青、柠檬铬黄等中的一种。所述气态氮在涂料制备完成、进行涂料之前进行混合液中鼓气，气态氮的鼓气率为5-20m/s，鼓气时间为10-20min。
本发明还提供一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，包含以下步骤：
将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂混合形成混合组分A；
将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料形成混合组分B；
将混合组分A与混合组分B、交联剂进行混合形成混合组分C；
将气态氮向混合组分C中进行鼓气制得该用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料。
优选的，将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂搅拌混合均匀，搅拌混合为10-20min，搅拌速率为300-800r/min，同时通入气态氮，防止聚苯胺氧化。
优选的，将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料进行研磨搅拌混合20-40min。
优选的，将混合组分A在搅拌状态下加入混合组分B和交联剂进行混合形成混合组分C，混合组分A的搅拌速率为300-800r/min。
优选的，将气态氮通入搅拌状态下的混合组分C，组分C的搅拌速率为300-800r/min，气态氮的通气速率为为5-20m/s，鼓气时间为10-20min。
(3)有益效果
本发明的有益效果是：
①本发明采用导电聚苯胺为导电剂，当聚苯胺在环境pH值<7时，聚苯胺结构发生变化，形成聚苯胺盐(ES)形态，此时聚苯胺具有良好的导电性和电化学活性。采用导电聚苯胺为导电剂使得该涂料本身具备优良的导电性能和防静电性能，无需添加额外的导电填料。
②本发明采用甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石多种成分，使得涂料本身具有自动吸附甲醛的性能，安全环保。
③本发明仅需简单的混合和通气步骤即可制得，制备工艺简单。
④本发明在混合组分A的混合过程中以及涂料使用前进行气态氮通入，当氮气充入后涂层的电导率和透光率可以迅速恢复到单独聚苯胺导电性能的初始状态，使得导电聚苯胺的在液态氮的氛围中具有更加优良的导电性能和防静电性能。
附图说明
图1为本发明中用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图例对本发明作进一步说明。
一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，包含有聚氨酯、交联剂、润湿剂、流平剂、导电剂。
所述聚氨酯采用阴离子型水性聚氨酯接枝特异高分子分散液，呈蓝光乳白液，其各参数为：固含量38％、粘度50-150cps/25℃、pH值为6＜pH＜7。所述交联剂采用有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺等中的至少一种。所述交联剂可同其他组分一起投料，待缩聚(或聚合)到一定程度发生交联，使混合物形成涂层；也先将其他组分混合均匀后，最后再加入交联剂进行固化。所述润湿剂采用硅醇类非离子表面活性剂，其动、静态表面张力极低，含双羟基，化学性质为惰性，不参与体系的化学反应，耐酸碱性好，化学性质稳定。所述流平剂采用市售迪高Glide 450流平剂，其外观为透明液体，其中活性物为聚醚硅氧烷共聚物，活性物含量为100％，粘度为250cps/25℃。所述导电剂采用导电聚苯胺，当聚苯胺在环境pH值<7时，聚苯胺结构发生变化，形成聚苯胺盐(ES)形态，此时聚苯胺具有良好的导电性和电化学活性。这种形态的聚苯胺在金属的防护中不但具有机械隔离作用而且具有一定的催化钝化作用。
一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，还包含有过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料、气态氮。
所述过氧化二异丙苯起辅助交联作用。所述甲壳素采用纳米甲壳素粉末。所述硅藻土采用纳米硅藻土。所述光触媒活性炭选用椰壳为原料，经过高温活化处理使其形成发达的适宜于吸附有害气体的微孔结构，采用最新技术将纳米TiO2负载到活性炭表面和孔隙内部，可进行有害气体吸附并分解，彻底达到净化，消毒，除臭，杀菌的目的。所述凹凸棒土采用纳米凹凸棒土晶粒，其晶体呈网状排列，均匀地分布在其他有机溶剂中。所述海泡石采用纳米有机醇基海泡石颗粒。所述颜料选自钛白粉、炭黑、氧化铁红、群青、柠檬铬黄等中的一种。所述气态氮在涂料制备完成、进行涂料之前进行混合液中鼓气，气态氮的鼓气率为5-20m/s，鼓气时间为10-20min。
本发明还提供一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，包含以下步骤，如图1所示：
将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂混合形成混合组分A；
将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料形成混合组分B；
将混合组分A与混合组分B、交联剂进行混合形成混合组分C；
将气态氮向混合组分C中进行鼓气制得该用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料。
具体实施例一：首先，将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂搅拌混合均匀，搅拌混合为10min，搅拌速率为300-r/min，同时通入气态氮，防止聚苯胺氧化。
然后，将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料进行研磨搅拌混合20min。
接着，将混合组分A在搅拌状态下加入混合组分B和交联剂进行混合形成混合组分C，混合组分A的搅拌速率为300r/min。
最后，将气态氮通入搅拌状态下的混合组分C，组分C的搅拌速率为300r/min，气态氮的通气速率为5m/s，鼓气时间为10min。
具体实施例二：首先，将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂搅拌混合均匀，搅拌混合为15min，搅拌速率为550r/min，同时通入气态氮，防止聚苯胺氧化。
然后，将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料进行研磨搅拌混合30min。
接着，将混合组分A在搅拌状态下加入混合组分B和交联剂进行混合形成混合组分C，混合组分A的搅拌速率为550r/min。
最后，将气态氮通入搅拌状态下的混合组分C，组分C的搅拌速率为550r/min，气态氮的通气速率为12m/s，鼓气时间为15min。
具体实施例三：首先，将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂搅拌混合均匀，搅拌混合为20min，搅拌速率为800r/min，同时通入气态氮，防止聚苯胺氧化。
然后，将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料进行研磨搅拌混合40min。
接着，将混合组分A在搅拌状态下加入混合组分B和交联剂进行混合形成混合组分C，混合组分A的搅拌速率为800r/min。
最后，将气态氮通入搅拌状态下的混合组分C，组分C的搅拌速率为800r/min，气态氮的通气速率为20m/s，鼓气时间为20min。
在上述三个具体实施例中，均将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂、过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料分别按照以下份数进行制备，并将制得的涂料分别涂成10μm、25μm、50μm、75μm厚的涂层，测量不同厚度的涂层的表面电阻率，结果如下表。
其中表面电阻率采用HALLHALL8800型霍尔效应测试仪按QJ 2220.2-1992测试。表面电阻率按式(1)计算。
式中：ρs为表面电阻率，Rs为表面电阻，D为辅助电极直径，d上电极直径。
由上表可得，在具体实施例1中，各组分的份数比例不同，制得的涂料形成的相同厚度的涂层，其表面电阻率相差不大，当涂层厚度为25μm时，表面电阻率越小，导电性能越好。在具体实施例2中，各组分的份数比例不同，制得的涂料形成的相同厚度的涂层，其表面电阻率相差不大，当涂层厚度为25μm时，表面电阻率越小，聚合物抗静电作用越好。在具体实施例3中，各组分的份数比例不同，制得的涂料形成的相同厚度的涂层，其表面电阻率相差不大，当涂层厚度为25μm时，表面电阻率越小，聚合物抗静电作用越好。
具体实施例1、2、3相同组分，不同工艺参数下，混合时间越长，搅拌速率越快，鼓气时间越长，涂料涂层的表面电阻率越小，其导电性能越好。
本发明采用导电聚苯胺为导电剂，当聚苯胺在环境pH值<7时，聚苯胺结构发生变化，形成聚苯胺盐(ES)形态，此时聚苯胺具有良好的导电性和电化学活性。使得该涂料本身具备优良的导电性能和防静电性能，无需添加额外的导电填料。本发明采用甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石多种成分，使得涂料本身具有自动吸附甲醛的性能，安全环保。本发明在混合组分A的混合过程中以及涂料使用前进行气态氮通入，当氮气充入后涂层的电导率和透光率可以迅速恢复到单独聚苯胺导电性能的初始状态，使得导电聚苯胺的在液态氮的氛围中具有更加优良的导电性能和防静电性能。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的产品。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，包含有聚氨酯、交联剂、润湿剂、流平剂、导电剂，其特征在于：聚氨酯40-50份、交联剂5-8份、润湿剂10-15份、流平剂5-10份、导电剂50-80份；
所述聚氨酯采用阴离子型水性聚氨酯接枝特异高分子分散液；
所述交联剂采用有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺等中的至少一种；
所述润湿剂采用硅醇类非离子表面活性剂；
所述流平剂采用市售迪高Glide 450流平剂；
所述导电剂采用导电聚苯胺。
2.根据权利要求1所述的一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，其特征在于：还包含有过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料、气态氮，其中过氧化二异丙苯1-3份，甲壳素5-8份，硅藻土6-10份，光触媒性炭6-10份，凹凸棒土6-10份、海泡石6-10份、滑石粉3-5份、颜料10-20份。
3.根据权利要求2所述的一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料，其特征在于：所述甲壳素采用纳米甲壳素粉末；所述硅藻土采用纳米硅藻土；所述光触媒活性炭选用椰壳为原料，经过高温活化处理使其形成发达的适宜于吸附有害气体的微孔结构，采用最新技术将纳米TiO2负载到活性炭表面和孔隙内部；所述凹凸棒土采用纳米凹凸棒土晶粒，其晶体呈网状排列；所述海泡石采用纳米有机醇基海泡石颗粒；所述颜料选自钛白粉、炭黑、氧化铁红、群青、柠檬铬黄等中的一种；所述气态氮在涂料制备完成、进行涂料之前进行混合液中鼓气，气态氮的鼓气率为5-20m/s，鼓气时间为10-20min。
4.一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
将聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂混合形成混合组分A；
将过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料形成混合组分B；
将混合组分A与混合组分B、交联剂进行混合形成混合组分C；
将气态氮向混合组分C中进行鼓气制得该用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料。
5.根据权利要求4一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，其特征在于：将所述聚氨酯、润湿剂、流平剂、导电剂搅拌混合均匀，搅拌混合为10-20min，搅拌速率为300-800r/min，同时通入气态氮，防止聚苯胺氧化。
6.根据权利要求4一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，其特征在于：将所述过氧化二异丙苯、甲壳素、硅藻土、光触媒活性炭、凹凸棒土、海泡石、滑石粉、颜料进行研磨搅拌混合20-40min。
7.根据权利要求4一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，其特征在于：将所述混合组分A在搅拌状态下加入混合组分B和交联剂进行混合形成混合组分C，混合组分A的搅拌速率为300-800r/min。
8.根据权利要求4一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料的制备方法，其特征在于：将所述气态氮通入搅拌状态下的混合组分C，组分C的搅拌速率为300-800r/min，气态氮的通气速率为为5-20m/s，鼓气时间为10-20min。
CN201910598675.3A 2019-07-04 2019-07-04 一种用于塑料片材的无溶剂高分子防静电导电涂料及其制备方法 Pending CN110330876A (zh)

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