CN110551443A - 一种水性聚氨酯环保导电涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，公开了一种水性聚氨酯环保导电涂料及其制备方法。包括按重量份计的下述组分：水性聚氨酯50‑60份，改性氧化石墨20‑30份，碳纤维4‑8份，硅烷偶联剂1‑3份，消泡剂0.5‑2份，流平剂1‑3份，分散剂0.5‑2份，水40‑50份；制备方法为将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中预混合，然后加入消泡剂、流平剂和分散剂进行搅拌，即得。本发明涂料中通过对石墨进行改性，得到的改性石墨分散性能得到较大提高，分散稳定性能好，不会发生石墨烯的二次团聚，显著提升涂料的导电性性能。

Description

一种水性聚氨酯环保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，尤其是涉及一种水性聚氨酯环保导电涂料及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的快速发展，聚合物壳体得到广泛应用。导电涂料涂在聚合物表面，赋予材料表面抗静电或高的导电性能，本广泛应用于航空航天、石油储存、电子电气产品和化学工程等领域。导电涂料根据其工艺手段的不同，大致可以分为本征型和掺和型2中涂料。掺和型涂料主要是指将导电的纳米粒子或其他填充物添加到聚合物基体中，制备工艺简单，容易实现大规模生产，且得到的产品导电性能性持久。添加型导电涂料中的导电填料主要有金属粉体、碳系填料、金属化合物系填料、复合填料和新型纳米导电填料等。金属粉体作为导电填料耐腐蚀性差，容易被氧化，且长时间放置容易发生沉积现象。碳材料导电填料的原料易得、价格便宜、导电优良、性能稳定且无毒、无害等，该导电涂料导电效果好、耐酸腐蚀能力强，普遍适用于电子科技、化工材料和国防军事等相关领域。

中国专利公开号CN109735201公开了一种石墨烯无溶剂导电涂料，包括E51环氧树脂，活性稀释剂，分散剂，消泡剂，流平剂，气相二氧化硅，防沉剂，二氧化钛，磷酸锌，中色素炭黑，碳纤维导电粉，石墨烯，固化剂。此技术方案中主要使用石墨烯导电成分，但是石墨烯为片状结构，分散剂并不能很好阻止石墨烯发生团聚。中国专利公开号CN105062299公开了一种改性石墨烯导电涂料及其制备方法，包括改性石墨烯粉末，基体树脂，流平剂，分散剂，成膜助剂，稀释剂。其中改性石墨烯粉末的改性方法为将氨基化石墨烯分散在乙醇中，加入贵金属离子溶液和硼氢化钠溶液进行反应后真空干燥得到改性石墨烯粉末。利用氨基化石墨烯表面的氨基的存在可以提高石墨烯在丙烯酸树脂、环氧树脂中的分散性能，石墨烯表面的氨基虽然能够与有机树脂具有一定的相容性，但是石墨在搅拌分散后很容易发生再次团聚，石墨片分散的稳定性有待提高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术石墨烯在涂料分散效果和分散稳定性差的问题，提供一种水性聚氨酯环保导电涂料。本发明涂料中通过对石墨进行改性，得到的改性石墨分散性能得到较大提高，分散稳定性能好，不会发生石墨烯的二次团聚，显著提升涂料的导电性性能。

本发明还提供了一种水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：

水性聚氨酯50-60份，改性氧化石墨20-30份，碳纤维4-8份，硅烷偶联剂1-3份，消泡剂0.5-2份，流平剂1-3份，分散剂0.5-2份，水40-50份。

本发明使用聚氨酯为涂料的成膜物质，聚氨酯具有较好的粘合性，涂膜具有良好的耐磨性、耐水性以及耐化学腐蚀性能；水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的溶液体系，以水作为溶剂，无污染，安全可靠，绿色环保。改性氧化石墨烯和碳纤维作为涂料的导电物质，赋予涂料良好的导电心性能。硅烷偶联剂能够将无机与有机物进行连接，提高无机物与有机物之间的相容性。消泡剂能够消除在涂料成膜过程中形成的气泡，提高涂层的致密性能，进而提升涂料的强度。流平剂能够促使涂层表面形成连续平整光滑的表面。分散剂用于提高各组分间的分散性能，提高材料的整体物理性能。

作为优选，所述改性氧化石墨的制备方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨加入去离子水中进行超声震荡剥离2-5h，得到氧化石墨烯分散液，备用；

2)将偏苯三甲酸与环氧氯丙烷加入乙醇水溶液中，搅拌溶解，水浴加热至45-50℃，回流的状态下搅拌保温反应2-5h，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得白色固体产物；将白色固体产物和二甲基乙醇胺加入乙腈溶剂中，搅拌溶解，水浴加热至50-60℃，回流状态下搅拌保温反应10-15h，减压蒸馏去除溶剂，干燥得多羟基季铵盐；

3)将多羟基季铵盐和羧化壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解，然后加入导电炭黑，搅拌形成悬浊液，将悬浊液加入步骤1)氧化石墨烯分散液中，超声震荡1-2h，过滤分离出氧化石墨烯；

4)将十二烷基硫酸钠表面活性剂和六偏磷酸钠交联剂加入去离子水中搅拌溶解得溶液a，将溶液a滴加到液体石蜡中搅拌得悬浮液，备用；

5)将步骤3)分离得到的氧化石墨烯加入步骤4)悬浮液中，水浴加热至60-65℃，恒温搅拌反应1-3h，抽滤，水洗，烘干，即得。

本发明对氧化石墨烯进行改性处理的目的是提升氧化石墨烯在水性涂料中的分散性能，进而提高涂料的导电性能。先制备多羟基季铵盐，偏苯三甲酸与环氧氯丙烷在加热下发生开环反应，环氧氯丙烷的环氧基团发生开环并与偏苯三甲酸的三个羧基发生反应，从而使两者反应生成的中间产物中带有三个氯基，然后中间产物与二甲基乙醇胺反应，由于二甲基乙醇胺上含有一个羟基，从而使生成的季铵盐中含有三个羟基，得到多羟基剂铵盐阳离子化合物，多羟基剂铵盐、羧化壳聚糖与导电炭黑相混合形成悬浊液，将氧化石墨烯浸入悬浊液中氧化石墨烯表面被润湿，表面附带多羟基剂铵盐、羧化壳聚糖与导电炭黑，置于液体石蜡中通过界面聚合法，由于多羟基剂铵盐、羧化壳聚糖由于附带有羟基，两者在交联剂六偏磷酸钠的作用下在石墨烯表面发生交联反应，生成阳离子型三维交联的网状高分子，从而使氧化烯石墨在水溶液中表面附带正电荷，由于静电的排斥效果，氧化石墨烯之间相互排斥，显著提高氧化石墨烯分散性能，在静电排斥的作用下氧化石墨烯不会发生二次团聚，提高氧化石墨烯分散的稳定性。由于石墨烯表面覆盖三维交联的网状高分子，会对石墨烯之间电子的相互传递造成影响，本发明在三维网状高分子形成过程中嵌入导电炭黑纳米粒子，从而提高氧化石墨烯表面的电子传输效率，避免三维交联的网状高分子对石墨的导电性造成负面影响。

作为优选，所述步骤2)中偏苯三甲酸与环氧氯丙烷的摩尔比为1:3。

作为优选，所述步骤3)中多羟基季铵盐与羧化壳聚糖的质量比为1:1-2。

作为优选，所述步骤3)中导电炭黑的添加量为羧化壳聚糖与多羟基季铵盐质量总量的2-5％。

作为优选，所述碳纤维经过改性处理，改性处理方法包括以下步骤：

将碳纤维在氨气氛围中进行低温等离子体处理，得到等离子体处理碳纤维；取一水合醋酸铜加入去离子水中，油浴加热至130-140℃搅拌溶解，得醋酸铜溶液，将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解得氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液和等离子体处理碳纤维加入醋酸铜溶液中，在55-60℃下搅拌反应2-3h，过滤，水洗，干燥得改性的碳纤维。

由于改性氧化石墨之间存在间隙，本发明利用碳纤维连接改性氧化石墨，提高氧化石墨之间的电子传输效率，进而提升涂料的整体导电性能。由于碳纤维的导电性相比石墨烯较差，本发明对碳纤维进行改性处理，先利用等离子处理技术对碳纤维表面进行刻蚀处理，使碳纤维表面出现孔洞结构，增加碳纤维表面的粗糙度，然后利用醋酸铜与氢氧化钾反应生成纳米氧化铜沉淀，纳米氧化铜沉积在碳纤维表面的孔洞结构中，能够与碳纤维稳定结合。利用纳米氧化铜的强导电性能来提高碳纤维的导电性，提升电子传输效率，从而提高涂料的导电性能。

作为优选，所述等离子体处理条件为：功率700-800W，温度120-150℃，氨气气压80-90Mpa，等离子体处理时间30-40min。

水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中800-1000r/min转速下预混合40-50min；然后加入消泡剂、流平剂和分散剂以1200-1400r/min的转速下进行搅拌20-30min，即得。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明具体实施中所使用水性聚氨酯：安徽安大华泰新材料有限公司，水性聚氨酯AH-1720A，固含量35±1％，PH值7.0-9.0，粘度值≥100(20℃)。氧化石墨：南京先丰纳米材料科技有限公司，片径0.5-5μm，厚度1-3nm，电导率0.034S/m。碳纤维：盐城市翔盛碳纤维科技有限公司，导电碳纤维，长度0.5-1mm。羧化壳聚糖：南通绿神生物工程有限公司，粘度10-100mpa.s，取代度≥80.0％，PH值6.0-8.0。

实施例1

改性氧化石墨的制备方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨按质量体积比1g/100mL加入去离子水中进行超声震荡剥离5h，得到氧化石墨烯分散液，备用；

2)将偏苯三甲酸与环氧氯丙烷按摩尔比1:3加入质量浓度为20％的乙醇水溶液中，搅拌溶解，其中偏苯三甲酸的质量浓度百分比为5％，水浴加热至48℃，回流的状态下搅拌保温反应3h，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得白色固体产物；将白色固体产物与二甲基乙醇胺按质量比1:2加入乙腈溶剂中，搅拌溶解，其中二甲基乙醇胺的质量浓度百分比为8％，水浴加热至60℃，回流状态下搅拌保温反应10h，减压蒸馏去除溶剂，转入烘箱中在50℃下干燥1h，得多羟基季铵盐；

3)将多羟基季铵盐与羧化壳聚糖按重量比1:1.5加入去离子水中搅拌溶解，其中多羟基季铵盐的质量浓度百分比为4％，然后加入导电炭黑，导电炭黑的添加量为羧化壳聚糖与多羟基季铵盐质量总量的4％，搅拌形成悬浊液，将悬浊液与氧化石墨烯分散液按体积比1:0.5混合，超声震荡1h，过滤分离出氧化石墨烯；

4)将十二烷基硫酸钠表面活性剂和六偏磷酸钠交联剂加入去离子水中搅拌溶解得溶液a，其中十二烷基硫酸钠表面活性剂质量浓度百分比为2％，六偏磷酸钠交联剂质量浓度百分比10％，按溶液a与液体石蜡按体积比1:100的比例，将溶液a滴加到液体石蜡中搅拌得悬浮液，备用；

5)将步骤3)分离得到的氧化石墨烯加入步骤4)悬浮液中，氧化石墨烯与悬浮液的质量体积比为1:80mL，水浴加热至62℃，恒温搅拌反应2h，抽滤，水洗，送入烘箱中在60℃下烘干，即得。

水性聚氨酯环保导电涂料，包括按重量份计的下述组分：

水性聚氨酯60份，改性氧化石墨28份，碳纤维7份，KH-550硅烷偶联剂3份，DF-1030消泡剂1份，BYK-331流平剂1份，SN-5040分散剂2份，水45份。

碳纤维经过改性处理，改性处理方法包括以下步骤：

将碳纤维在氨气氛围中进行低温等离子体处理，等离子体处理条件为：功率750W，温度120℃，氨气气压85Mpa，等离子体处理时间40min，得到等离子体处理碳纤维；取一水合醋酸铜按质量体积比1g/80mL加入去离子水中，油浴加热至135℃搅拌溶解，得醋酸铜溶液，将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解得质量浓度为10％的氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液和等离子体处理碳纤维加入醋酸铜溶液中，其中氢氧化钾溶液与醋酸铜溶液的体积比为1:1，等离子体处理碳纤维添加量为醋酸铜溶液的10wt％，在60℃下搅拌反应2.5h，过滤，水洗，转入烘箱中在70℃下干燥40min，得改性的碳纤维。

水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中1000r/min转速下预混合40min；然后加入消泡剂、流平剂和分散剂以1300r/min的转速下进行搅拌25min，即得。

实施例2

改性氧化石墨的制备方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨按质量体积比1g/100mL加入去离子水中进行超声震荡剥离2h，得到氧化石墨烯分散液，备用；

2)将偏苯三甲酸与环氧氯丙烷按摩尔比1:3加入质量浓度为20％的乙醇水溶液中，搅拌溶解，其中偏苯三甲酸的质量浓度百分比为5％，水浴加热至48℃，回流的状态下搅拌保温反应3h，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得白色固体产物；将白色固体产物与二甲基乙醇胺按质量比1:2加入乙腈溶剂中，搅拌溶解，其中二甲基乙醇胺的质量浓度百分比为8％，水浴加热至50℃，回流状态下搅拌保温反应15h，减压蒸馏去除溶剂，转入烘箱中在50℃下干燥1h，得多羟基季铵盐；

3)将多羟基季铵盐与羧化壳聚糖按重量比1:1.5加入去离子水中搅拌溶解，其中多羟基季铵盐的质量浓度百分比为4％，然后加入导电炭黑，导电炭黑的添加量为羧化壳聚糖与多羟基季铵盐质量总量的3％，搅拌形成悬浊液，将悬浊液与氧化石墨烯分散液按体积比1:0.5混合，超声震荡2h，过滤分离出氧化石墨烯；

4)将十二烷基硫酸钠表面活性剂和六偏磷酸钠交联剂加入去离子水中搅拌溶解得溶液a，其中十二烷基硫酸钠表面活性剂质量浓度百分比为2％，六偏磷酸钠交联剂质量浓度百分比5％，按溶液a与液体石蜡按体积比1:100的比例，将溶液a滴加到液体石蜡中搅拌得悬浮液，备用；

5)将步骤3)分离得到的氧化石墨烯加入步骤4)悬浮液中，氧化石墨烯与悬浮液的质量体积比为1:80mL，水浴加热至62℃，恒温搅拌反应2h，抽滤，水洗，送入烘箱中在60℃下烘干，即得。

水性聚氨酯环保导电涂料，包括按重量份计的下述组分：

水性聚氨酯50份，改性氧化石墨22份，碳纤维5份，KH-550硅烷偶联剂1份，DF-1030消泡剂1份，BYK-331流平剂3份，SN-5040分散剂0.5份，水45份。

碳纤维经过改性处理，改性处理方法包括以下步骤：

将碳纤维在氨气氛围中进行低温等离子体处理，等离子体处理条件为：功率750W，温度150℃，氨气气压85Mpa，等离子体处理时间30min，得到等离子体处理碳纤维；取一水合醋酸铜按质量体积比1g/80mL加入去离子水中，油浴加热至135℃搅拌溶解，得醋酸铜溶液，将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解得质量浓度为10％的氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液和等离子体处理碳纤维加入醋酸铜溶液中，其中氢氧化钾溶液与醋酸铜溶液的体积比为1:1，等离子体处理碳纤维添加量为醋酸铜溶液的10wt％，在55℃下搅拌反应2.5h，过滤，水洗，转入烘箱中在70℃下干燥40min，得改性的碳纤维。

水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中800r/min转速下预混合50min；然后加入消泡剂、流平剂和分散剂以1300r/min的转速下进行搅拌25min，即得。

实施例3

改性氧化石墨的制备方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨按质量体积比1g/100mL加入去离子水中进行超声震荡剥离3h，得到氧化石墨烯分散液，备用；

2)将偏苯三甲酸与环氧氯丙烷按摩尔比1:3加入质量浓度为20％的乙醇水溶液中，搅拌溶解，其中偏苯三甲酸的质量浓度百分比为5％，水浴加热至45℃，回流的状态下搅拌保温反应5h，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得白色固体产物；将白色固体产物与二甲基乙醇胺按质量比1:2加入乙腈溶剂中，搅拌溶解，其中二甲基乙醇胺的质量浓度百分比为8％，水浴加热至55℃，回流状态下搅拌保温反应12h，减压蒸馏去除溶剂，转入烘箱中在50℃下干燥1h，得多羟基季铵盐；

3)将多羟基季铵盐与羧化壳聚糖按重量比1:2加入去离子水中搅拌溶解，其中多羟基季铵盐的质量浓度百分比为4％，然后加入导电炭黑，导电炭黑的添加量为羧化壳聚糖与多羟基季铵盐质量总量的5％，搅拌形成悬浊液，将悬浊液与氧化石墨烯分散液按体积比1:0.5混合，超声震荡1.5h，过滤分离出氧化石墨烯；

4)将十二烷基硫酸钠表面活性剂和六偏磷酸钠交联剂加入去离子水中搅拌溶解得溶液a，其中十二烷基硫酸钠表面活性剂质量浓度百分比为3％，六偏磷酸钠交联剂质量浓度百分比8％，按溶液a与液体石蜡按体积比1:100的比例，将溶液a滴加到液体石蜡中搅拌得悬浮液，备用；

5)将步骤3)分离得到的氧化石墨烯加入步骤4)悬浮液中，氧化石墨烯与悬浮液的质量体积比为1:80mL，水浴加热至65℃，恒温搅拌反应3h，抽滤，水洗，送入烘箱中在60℃下烘干，即得。

水性聚氨酯环保导电涂料，包括按重量份计的下述组分：

水性聚氨酯55份，改性氧化石墨30份，碳纤维8份，KH-550硅烷偶联剂2份，DF-1030消泡剂2份，BYK-331流平剂2份，SN-5040分散剂1份，水50份。

碳纤维经过改性处理，改性处理方法包括以下步骤：

将碳纤维在氨气氛围中进行低温等离子体处理，等离子体处理条件为：功率800W，温度130℃，氨气气压90Mpa，等离子体处理时间35min，得到等离子体处理碳纤维；取一水合醋酸铜按质量体积比1g/80mL加入去离子水中，油浴加热至140℃搅拌溶解，得醋酸铜溶液，将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解得质量浓度为10％的氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液和等离子体处理碳纤维加入醋酸铜溶液中，其中氢氧化钾溶液与醋酸铜溶液的体积比为1:1，等离子体处理碳纤维添加量为醋酸铜溶液的10wt％，在60℃下搅拌反应3h，过滤，水洗，转入烘箱中在70℃下干燥40min，得改性的碳纤维。

水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中900r/min转速下预混合45min；然后加入消泡剂、流平剂和分散剂以1200r/min的转速下进行搅拌30min，即得。

实施例4

改性氧化石墨的制备方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨按质量体积比1g/100mL加入去离子水中进行超声震荡剥离3h，得到氧化石墨烯分散液，备用；

2)将偏苯三甲酸与环氧氯丙烷按摩尔比1:3加入质量浓度为20％的乙醇水溶液中，搅拌溶解，其中偏苯三甲酸的质量浓度百分比为5％，水浴加热至50℃，回流的状态下搅拌保温反应2h，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得白色固体产物；将白色固体产物与二甲基乙醇胺按质量比1:2加入乙腈溶剂中，搅拌溶解，其中二甲基乙醇胺的质量浓度百分比为8％，水浴加热至55℃，回流状态下搅拌保温反应12h，减压蒸馏去除溶剂，转入烘箱中在50℃下干燥1h，得多羟基季铵盐；

3)将多羟基季铵盐与羧化壳聚糖按重量比1:1加入去离子水中搅拌溶解，其中多羟基季铵盐的质量浓度百分比为4％，然后加入导电炭黑，导电炭黑的添加量为羧化壳聚糖与多羟基季铵盐质量总量的2％，搅拌形成悬浊液，将悬浊液与氧化石墨烯分散液按体积比1:0.5混合，超声震荡1.5h，过滤分离出氧化石墨烯；

4)将十二烷基硫酸钠表面活性剂和六偏磷酸钠交联剂加入去离子水中搅拌溶解得溶液a，其中十二烷基硫酸钠表面活性剂质量浓度百分比为1％，六偏磷酸钠交联剂质量浓度百分比6％，按溶液a与液体石蜡按体积比1:100的比例，将溶液a滴加到液体石蜡中搅拌得悬浮液，备用；

5)将步骤3)分离得到的氧化石墨烯加入步骤4)悬浮液中，氧化石墨烯与悬浮液的质量体积比为1:80mL，水浴加热至60℃，恒温搅拌反应1h，抽滤，水洗，送入烘箱中在60℃下烘干，即得。

水性聚氨酯环保导电涂料，包括按重量份计的下述组分：

水性聚氨酯55份，改性氧化石墨20份，碳纤维4份，KH-550硅烷偶联剂2份，DF-1030消泡剂0.5份，BYK-331流平剂2份，SN-5040分散剂1份，水40份。

碳纤维经过改性处理，改性处理方法包括以下步骤：

将碳纤维在氨气氛围中进行低温等离子体处理，等离子体处理条件为：功率700W，温度130℃，氨气气压80Mpa，等离子体处理时间35min，得到等离子体处理碳纤维；取一水合醋酸铜按质量体积比1g/80mL加入去离子水中，油浴加热至130℃搅拌溶解，得醋酸铜溶液，将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解得质量浓度为10％的氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液和等离子体处理碳纤维加入醋酸铜溶液中，其中氢氧化钾溶液与醋酸铜溶液的体积比为1:1，等离子体处理碳纤维添加量为醋酸铜溶液的10wt％，在55℃下搅拌反应2h，过滤，水洗，转入烘箱中在70℃下干燥40min，得改性的碳纤维。

水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中900r/min转速下预混合45min；然后加入消泡剂、流平剂和分散剂以1400r/min的转速下进行搅拌20min，即得。

对比例1：对比例1与实施例1的区别在于将改性石墨替换为普通氧化石墨。

对比例2：对比例2与实施例1的区别在于碳纤维没有经过改性处理。

性能测试：

一、导电性能测试

将实施例1-4和对比例1-2制备的涂料涂覆在PC基材上，在40℃下进行干燥处理2h，待涂层冷却后使用四探针测试仪测试涂层表面的电阻率和电阻值，测试结果如下：

由实施例与对比例1-2制备得到的导电涂料导电性能测试结构可以得到本发明实施例制备的导电涂料的表面电阻与电阻率低于对比例1和对比例2，本发明制备得到的导电涂料具有优良的导电性能。实施例制备涂料的导电性能优于对比例1，这是因为本发明氧化石墨经过改性处理，氧化烯石墨在水溶液中表面附带正电荷，由于静电的排斥效果，氧化石墨烯之间相互排斥，显著提高氧化石墨烯分散性能，在静电排斥的作用下氧化石墨烯不会发生二次团聚，提高氧化石墨烯分散的稳定性，涂料固化后得到的涂层中石墨烯能够较均匀的分散在涂料层中，从而提升涂料的导电性能。实施例制备涂料的导电性能优于对比例2，这是因为本发明对连接氧化石墨的碳纤维进行改性处理，利用醋酸铜与氢氧化钾反应生成纳米氧化铜沉淀，纳米氧化铜沉积在碳纤维表面的孔洞结构中，能够与碳纤维稳定结合，利用纳米氧化铜的强导电性能来提高碳纤维的导电性，提升电子传输效率，从而提高涂料的导电性能。

二、将本发明实施例1-4制备的涂料涂覆在PC基材上，在40℃下进行干燥处理2h，待涂层冷却后采用GB/T 9286对涂料的附着力进行测试；采用GB/T 6739对涂料的硬度进行测试；采用GB/T 9274对涂料的耐盐性能进行测试，使用的测试液为质量浓度为5％的氯化钠水溶液；使用GB/T 23989对涂料的耐溶剂(二甲苯)性能进行测试。测试结果如下：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					附着力	1级	1级	1级	1级
硬度	2H	2H	3H	2H
					耐溶剂性能	300次，通过	300次，通过	300次，通过	300次，通过
耐氯化钠性能	无变化	无变化	无变化	无变化

实施例1-4制备的涂料的具有良好的附着力、硬度、耐溶剂和耐盐性能，均达到涂料性能规定标准。

Claims (8)

1.一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：

水性聚氨酯50-60份，改性氧化石墨20-30份，碳纤维4-8份，硅烷偶联剂1-3份，消泡剂0.5-2份，流平剂1-3份，分散剂0.5-2份，水40-50份。

2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，所述改性氧化石墨的制备方法包括以下步骤：

1）将氧化石墨加入去离子水中进行超声震荡剥离2-5h，得到氧化石墨烯分散液，备用；

2）将偏苯三甲酸与环氧氯丙烷加入乙醇水溶液中，搅拌溶解，水浴加热至45-50℃，回流的状态下搅拌保温反应2-5h，减压蒸馏去除溶剂，干燥，得白色固体产物；将白色固体产物和二甲基乙醇胺加入乙腈溶剂中，搅拌溶解，水浴加热至50-60℃，回流状态下搅拌保温反应10-15h，减压蒸馏去除溶剂，干燥得多羟基季铵盐；

3）将多羟基季铵盐和羧化壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解，然后加入导电炭黑，搅拌形成悬浊液，将悬浊液加入步骤1）氧化石墨烯分散液中，超声震荡1-2h，过滤分离出氧化石墨烯；

4）将十二烷基硫酸钠表面活性剂和六偏磷酸钠交联剂加入去离子水中搅拌溶解得溶液a，将溶液a滴加到液体石蜡中搅拌得悬浮液，备用；

5）将步骤3）分离得到的氧化石墨烯加入步骤4）悬浮液中，水浴加热至60-65℃，恒温搅拌反应1-3h，抽滤，水洗，烘干，即得。

3.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，所述步骤2）中偏苯三甲酸与环氧氯丙烷的摩尔比为1:3。

4.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，所述步骤3）中多羟基季铵盐与羧化壳聚糖的质量比为1:1-2。

5.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，所述步骤3）中导电炭黑的添加量为羧化壳聚糖与多羟基季铵盐质量总量的2-5%。

6.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，所述碳纤维经过改性处理，改性处理方法包括以下步骤：

将碳纤维在氨气氛围中进行低温等离子体处理，得到等离子体处理碳纤维；取一水合醋酸铜加入去离子水中，油浴加热至130-140℃搅拌溶解，得醋酸铜溶液，将氢氧化钾加入乙醇中，搅拌溶解得氢氧化钾溶液，将氢氧化钾溶液和等离子体处理碳纤维加入醋酸铜溶液中，在55-60℃下搅拌反应2-3h，过滤，水洗，干燥得改性的碳纤维。

7.根据权利要求6所述的一种水性聚氨酯环保导电涂料，其特征在于，所述等离子体处理条件为：功率700-800W，温度120-150℃，氨气气压80-90Mpa，等离子体处理时间30-40min。

8.一种如权利要求1-7任一权利要求所述的水性聚氨酯环保导电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水性聚氨酯、改性氧化石墨、碳纤维、硅烷偶联剂和水加入搅拌机中800-1000r/min转速下预混合40-50min；然后加入消泡剂、流平剂和分散剂以1200-1400r/min的转速下进行搅拌20-30min，即得。