CN110804331A - 防静电剂及其制备方法和使用其的涂料、瓷砖的制备方法 - Google Patents

防静电剂及其制备方法和使用其的涂料、瓷砖的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防静电剂的制备方法，包括以下步骤：混料：将以质量百分比计算的氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％混合均匀后得到混合料；煅烧：将混合料放入窑炉内煅烧7～8小时；水洗：将煅烧后的混合料破碎并水洗；造粒：将水洗后的混合料进行球磨，过筛得到防静电剂。本技术方案提出的一种防静电剂的制备方法，操作性强，经煅烧后能有效稳定防静电剂的防静电性能，提高防静电剂的适用性。进而提出一种防静电剂，其防静电效果稳定。再提出一种防静电涂料，用量极少即可达到极好的防静电效果，提高了防静电涂料的使用满意度。又再提出一种使用上述涂料的防静电瓷砖的制备方法，使防静电瓷砖的点对点电阻达到106～108Ω的标准。

Description

防静电剂及其制备方法和使用其的涂料、瓷砖的制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及防静电剂及其制备方法和使用其的涂料、瓷砖的制备方法。
背景技术
静电现象在信息产业，电子工业、纺织工业，石油化工等工业的生产加工和使用过程中十分普遍。由于一般陶瓷和其他建筑材料电阻率很高，一旦带上静电便很难消除，这些电荷的积聚可能会带来很大的危害：如破坏集成电路、干扰仪器信号、静电放电引起火灾等。
防静电瓷砖一般采用下述几种方法生产：1、陶瓷砖外表面整体覆盖有半导体釉，这种方法加工难度大，不适合大规模生产；2、陶瓷砖上表面和侧面覆盖有半导体釉，下表面涂覆“井”字形网格状导电胶，这种方法需要专门的涂覆设备，其需要投入的人力和物力较大；3、在瓷砖上表面覆盖半导体釉，釉层下设置有导电颗粒，这种方法在铺设时半导体釉与瓷砖下部的导静电材料或瓷砖导静电勾缝剂接触稳定性不高，导致防静电效果差。
为了生产的方便，现有一些生产企业生产用于涂覆在陶瓷砖表面的防静电涂料，虽然使用这类防静电涂料的陶瓷砖可以起到一定的防静电效果，且生产方便，但其防静电效果远远达不到GB26539-2011中关于防静电陶瓷砖的要求。而且这类防静电涂料在使用的时候，需要在陶瓷砖表面形成一定的厚度才能够保证防静电效果，因此一般的防静电涂料只能涂覆在陶瓷砖的上表面，但这样影响陶瓷砖的美观性；而若将此类防静电涂料涂覆在陶瓷砖的侧边或者下表面，则过厚的防静电涂层会影响陶瓷砖的正常铺贴，严重降低了陶瓷砖的装饰效果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种防静电剂的制备方法，操作性强，经煅烧后能有效稳定防静电剂的防静电性能，提高防静电剂的适用性。
本发明的另一个目的在于提出一种使用上述防静电剂的制备方法制备的防静电剂，其防静电效果稳定。
本发明的另一个目的在于提出一种使用上述防静电剂的防静电涂料，其防静电效果好，且其与陶瓷砖表面的粘结力强，用量极少即可达到极好的防静电效果，提高了防静电涂料的使用满意度。
本发明的另一个目的在于提出一种使用上述防静电涂料的防静电瓷砖的制备方法，使制备后的防静电瓷砖的点对点电阻达到106～108Ω的标准，达到GB26539-2011防静电瓷砖的要求，且其具有的防静电涂层极薄，达到防静电效果的前提下，不影响防静电瓷砖的正常铺贴，确保防静电瓷砖的装饰效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种防静电剂的制备方法，包括以下步骤：
混料：将以质量百分比计算的氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％混合均匀后得到混合料；
煅烧：将混合料放入窑炉内煅烧7～8小时；
水洗：将煅烧后的混合料破碎并水洗；
造粒：将水洗后的混合料进行球磨，过筛得到防静电剂。
优选的，煅烧步骤中，煅烧温度为1200～1300℃。
优选的，造粒步骤中，过筛获得颗粒细度为325目筛余≤0.5％的防静电剂。
一种使用上述防静电剂的制备方法制备的防静电剂，按照质量百分比，包括以下原料组分：氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％。
优选的，氧化锡：三氧化二锑＝(50～55)：1。
优选的，按照质量百分比，包括以下原料组分：氧化锡75％、三氧化二锑1.5％、贝壳灰10％、石英10％和氧化铝3.5％。
一种使用上述防静电剂的防静电涂料，按照质量百分比，包括以下原料组分：所述防静电剂30～40％、导电云母粉0～15％、水性环氧化树脂40～60％、固化剂10～20％、分散剂0.1～6％、润湿剂0.1～0.3％、消泡剂0.1～0.2％和水0～19％。
优选的，所述导电云母粉的粒径范围为800目。
一种使用上述防静电涂料的防静电瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
制备防静电涂料：
a、在容器内加入配方量的水和分散剂后混合均匀；再往容器内加入配方量的防静电剂，研磨分散后缓慢加入配方量的导电云母粉和水性环氧树脂，充分搅拌均匀后得到组分一；
b、在组分一中依次加入配方量的固化剂、润湿剂和消泡剂，搅拌均匀后得到防静电涂料；
制备防静电瓷砖：
A、将制备好的陶瓷砖的侧边和底边经打磨后风干；
B、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的侧边，使陶瓷砖的侧边形成防静电涂层；
C、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的底面，使陶瓷砖的底面形成防静电涂层；
D、将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在50℃的环境下干燥30分钟以上，得到防静电瓷砖；或将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在室温干燥6小时以上，得到防静电瓷砖。
优选的，所述防静电涂层的厚度为0.1～0.2mm。
本发明的有益效果：本技术方案提出的一种防静电剂的制备方法，操作性强，经煅烧后能有效稳定防静电剂的防静电性能，提高防静电剂的适用性。进而提出一种使用上述防静电剂的制备方法制备的防静电剂，其防静电效果稳定。再提出一种使用上述防静电剂的防静电涂料，其防静电效果好，且其与陶瓷砖表面的粘结力强，用量极少即可达到极好的防静电效果，提高了防静电涂料的使用满意度。又再提出一种使用上述防静电涂料的防静电瓷砖的制备方法，使制备后的防静电瓷砖的点对点电阻达到106～108Ω的标准，达到GB26539-2011防静电瓷砖的要求，且其具有的防静电涂层极薄，达到防静电效果的前提下，不影响防静电瓷砖的正常铺贴，确保防静电瓷砖的装饰效果。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种防静电涂料中防静电剂和导电云母粉形成的导电网络骨架示意图。
其中：防静电剂颗粒1；导电云母粉颗粒2。
具体实施方式
一种防静电剂的制备方法，包括以下步骤：
混料：将以质量百分比计算的氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％混合均匀后得到混合料；
煅烧：将混合料放入窑炉内煅烧7～8小时；
水洗：将煅烧后的混合料破碎并水洗；
造粒：将水洗后的混合料进行球磨，过筛得到防静电剂。
本技术方案提出的一种防静电剂的制备方法，首先将防静电剂的原料组分进行混合形成混合料，其原料组分包括氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％，其中由于氧化锡和三氧化二锑组合使用后，Sb5+取代Sn4+所形成的电子导电和如Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sb3+和Bi3+等的低价阳离子取代Sn4+而呈现的空穴导电共同作用的结果，使用得两者组合使用的防静电效果好，抗干扰性能强，因此氧化锡和三氧化二锑常被做作防静电材料的主要原料，其次，在防静电剂原料中添加贝壳灰、石英和氧化铝，有助于形成防静电剂的骨架结构，以及调节其烧成温度。进一步地，由于本发明的技术方案在制备防静电剂的过程中，对防静电剂增加了煅烧的步骤，使得防静电剂的稳定性得以提高，可作为防静电色料添加在防静电陶瓷砖的釉料里，同时也可作为防静电剂添加在陶瓷砖的防静电涂料里，有效地提高了防静电剂的适用性。
将配方量的原料组合均匀混合后放入窑炉内煅烧，可有效保证防静电剂的性能稳定，使其防静电效果不容易因使用环境和使用温度的变化而损失，将防静电剂的烧成时间限定为7～8小时，有利于防静电剂原料组分间的完全反应，保证烧成后的防静电剂完全失去反应活性，进一步提高防静电剂的性能稳定。将煅烧后的混合料破粉并水洗，水洗目的主要是为了清除混合料中的可溶性物质，有利于保证防静电剂的后续使用中的发色稳定。
进一步说明，煅烧步骤中，煅烧温度为1200～1300℃。
由于防静电剂的原料组分中添加了贝壳灰、石英和氧化铝，这三种原料在防静电剂组分中除了可以起到形成防静电剂的骨架结构作用以外，还可有效调节烧成温度，因此将混合料的煅烧温度限定为1200～1300℃，便可以最大程度地保证防静电剂的性能稳定，而且降低能源的损耗。
进一步说明，造粒步骤中，过筛获得颗粒细度为325目筛余≤0.5％的防静电剂。
进一步地，由于防静电剂的颗粒细度会影响其使用时所需要的温度，为了进一步提高防静电剂的适用性，同时出于环保的目的，本技术方案还将防静电剂的颗粒细度限定为325目筛余≤0.5％。
一种使用上述防静电剂的制备方法制备的防静电剂，按照质量百分比，包括以下原料组分：氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％。
进一步说明，氧化锡：三氧化二锑＝(50～55)：1。
将原料组分中的氧化锡：三氧化二锑的添加比例限定为(50～55)：1，可使防静电剂达到最优的防静电效果和抗干扰效果。
进一步说明，按照质量百分比，包括以下原料组分：氧化锡75％、三氧化二锑1.5％、贝壳灰10％、石英10％和氧化铝3.5％。
一种使用上述防静电剂的防静电涂料，按照质量百分比，包括以下原料组分：所述防静电剂30～40％、导电云母粉0～15％、水性环氧化树脂40～60％、固化剂10～20％、分散剂0.1～6％、润湿剂0.1～0.3％、消泡剂0.1～0.2％和水0～19％。
本技术方案提出的一种防静电涂料，包括防静电剂30～40％、导电云母粉0～15％、水性环氧化树脂40～60％、固化剂10～20％、分散剂0.1～6％、润湿剂0.1～0.3％、消泡剂0.1～0.2％和水0～19％。本技术方案将上述防静电剂与导电云母粉进行复配，导电云母粉与防静电剂之间可以通过两种不同极性电场而互相吸引，从而形成防静电涂料的导电网络骨架，有利于将防静电瓷砖之间产生的静电导出使用环境，赋予了防静电涂料高效的防静电性能；在原料组分中添加水性环氧树脂与固化剂，两者协同起到交联固化作用，能有效保护导电云母粉与防静电剂所形成的导电网络骨架；由于原料组分中大部分为粉体颗粒料，而粉体颗粒之间极易产生团聚作用，因此为了防静电涂料原料的均匀分散，在原料中还添加了分散剂，用于防止原料团聚；润湿剂是一种非离子表面活性剂,它具有优秀的亲水性、润湿、低泡等性能，因此在原料中添加润湿剂可有效降低水基体系表面张力性能，特别是降低动态表面张力，从而使防静电涂料具备良好的润湿性和粘结力；消泡剂是一种非硅酮类液态产品，其可有效解决涂料产生的大气泡或细微泡沫，在对防静电涂料进行喷涂时有利于提高防静电涂层的平整性和致密性。
本技术方案的导电机理如下：在非固化状态下，导电云母粉与防静电剂通过两种不同极性电场的吸引，片状结构的导电云母粉颗粒2与球型颗粒的防静电剂颗粒1通过空间排列成均匀的半导体电场，如图1所示；当固化反应后水性环氧树脂与固化剂交联固化，使得导电云母粉与防静电剂所形成的导电网络骨架得到充分的保护，有效确保防静电瓷砖之间的静电通过该防静电涂料链接后导出使用环境，达到高效的防静电效果。
进一步地，本技术方案提出的一种防静电涂料采用上述制备方法制备的防静电剂，并将防静电剂的添加量严格限定在30～40％，将导电云母粉的添加量严格限定在0～15％，可有效确保即使防静电涂料在使用量很少的情况下，使用该防静电涂料的陶瓷砖的防静电效果仍然达到GB26539-2011中关于防静电陶瓷砖的要求。
优选的，所述防静电涂料，按照质量百分比，包括以下原料组分：防静电剂30％、导电云母粉15％、水性环氧化树脂40％、固化剂10％、分散剂1％、润湿剂0.2％、消泡剂0.15％和水3.65％。
进一步说明，所述导电云母粉的粒径范围为800目。
一种使用上述防静电涂料的防静电瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
制备防静电涂料：
a、在容器内加入配方量的水和分散剂后混合均匀；再往容器内加入配方量的防静电剂，研磨分散后缓慢加入配方量的导电云母粉和水性环氧树脂，充分搅拌均匀后得到组分一；
b、在组分一中依次加入配方量的固化剂、润湿剂和消泡剂，搅拌均匀后得到防静电涂料；
制备防静电瓷砖：
A、将制备好的陶瓷砖的侧边和底边经打磨后风干；
B、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的侧边，使陶瓷砖的侧边形成防静电涂层；
C、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的底面，使陶瓷砖的底面形成防静电涂层；
D、将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在50℃的环境下干燥30分钟以上，得到防静电瓷砖；或将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在室温干燥6小时以上，得到防静电瓷砖。
现有的防静电地坪涂料，由于其防静电效果较差，需要在陶瓷砖表面形成一定的厚度才能够保证防静电效果，因此一般的防静电地坪涂料只能涂覆在陶瓷砖的上表面，这严重降低了陶瓷砖的装饰效果。而本技术方案一种使用上述防静电涂料的防静电瓷砖的制备方法中，由于防静电涂料具有防静电效果好以及抗干扰能力强的特点，因此即使防静电涂料在使用量很少的情况下，使用该防静电涂料的陶瓷砖的防静电效果仍然达到GB26539-2011中关于防静电陶瓷砖的要求，正因为如此，防静电涂料可被薄薄一层地喷涂在陶瓷砖的底面和侧面，达到防静电效果的前提下，不影响防静电瓷砖的正常铺贴，确保防静电瓷砖的装饰效果。
进一步说明，所述防静电涂层的厚度为0.1～0.2mm。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例组1-一种防静电瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
制备防静电剂：
混料：将下表1配方量的氧化锡、三氧化二锑、贝壳灰、石英和氧化铝混合均匀后得到混合料；
煅烧：将混合料放入1300℃窑炉内煅烧8小时；
水洗：将煅烧后的混合料破碎并水洗；
造粒：将水洗后的混合料进行球磨，过筛325目筛余≤0.5％得到防静电剂。
制备防静电涂料：
a、在容器内加入下表2配方量的水和分散剂后混合均匀；再往容器内加入下表2配方量的防静电剂，研磨分散后缓慢加入下表2配方量的导电云母粉和水性环氧树脂，充分搅拌均匀后得到组分一；
b、在组分一中依次加入下表2配方量的固化剂、润湿剂和消泡剂，搅拌均匀后得到防静电涂料；
制备防静电瓷砖：
A、将制备好的陶瓷砖的侧边和底边经打磨后风干；
B、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的侧边，使陶瓷砖的侧边形成防静电涂层，其中，防静电涂层的厚度为0.1mm；
C、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的底面，使陶瓷砖的底面形成防静电涂层，防静电涂层的厚度为0.1mm；
D、将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在50℃的环境下干燥30分钟，得到防静电瓷砖。
表1实施例组1中防静电剂的配比
原料(质量百分比) 防静电剂A 防静电剂B 防静电剂C 防静电剂D 防静电剂E
氧化锡 55 60 75 80 85
三氧化二锑 13 10 1.5 0.2 0.1
贝壳灰 15 14.5 10 10 6
石英 12 12 10 6.3 5.4
氧化铝 5 3.5 3.5 3.5 3.5
表2实施例组1中防静电涂料的配比
Figure BDA0002280662250000101
分别采用上述表2中不同原料配方制备防静电涂料，并将该防静电涂料喷涂在陶瓷砖的侧面和底面获得的防静电瓷砖，对防静电瓷砖进行点对点电阻测试，其结果如下表3：
表3实施例组1中不同防静电瓷砖的点对点电阻测试结果
性能测试 实施例1-1 实施例1-2 实施例1-3 实施例1-4 实施例1-5
点对点电阻(Ω) 1.19x10<sup>9</sup> 3.08x10<sup>7</sup> 5.30x10<sup>6</sup> 7.81x10<sup>8</sup> 3.69x10<sup>9</sup>
由表3可以看出，实施例1-2、1-3、1-4制备得的防静电瓷砖的点对点电阻阻值达到106～108，符合GB26539-2011中关于防静电陶瓷砖的要求；而通过实施例1-1、1-5与实施例1-2、1-3、1-4的比对性能测试结果可知，实施例1-1、1-5中的点对点电阻阻值明显比实施例1-2、1-3、1-4要大，难以满足防静电瓷砖的使用需求。
对比实施例组1-一种防静电瓷砖的制备方法
按照实施例1-3中原料组分的配比来制备防静电瓷砖，仅改变防静电剂的种类，如下表4所示：
表4对比实施例组1中防静电涂料的配比
Figure BDA0002280662250000112
Figure BDA0002280662250000121
分别采用上述表4中不同原料配方制备防静电涂料，并将该防静电涂料喷涂在陶瓷砖的侧面和底面获得的防静电瓷砖，对防静电瓷砖进行点对点电阻测试，其结果如下表5：
表5对比实施例组1中不同防静电瓷砖的点对点电阻测试结果
性能测试 对比例1-1 对比例1-2 对比例1-3 对比例1-4 对比例1-5
点对点电阻(Ω) 3.83x10<sup>9</sup> 4.49x10<sup>7</sup> 5.77x10<sup>6</sup> 3.32x10<sup>9</sup> 2.51x10<sup>9</sup>
由表5可以看出，对比例1-2、1-3制备得的防静电瓷砖的点对点电阻阻值达到106～108，符合GB26539-2011中关于防静电陶瓷砖的要求；而分别使用了防静电剂A、防静电剂D和常规防静电剂粉制备而成的防静电瓷砖，其点对点电阻阻值明显比对比例1-2、1-3要大，难以满足防静电瓷砖的使用需求。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防静电剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混料：将以质量百分比计算的氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％混合均匀后得到混合料；
煅烧：将混合料放入窑炉内煅烧7～8小时；
水洗：将煅烧后的混合料破碎并水洗；
造粒：将水洗后的混合料进行球磨，过筛得到防静电剂。
2.根据权利要求1所述的一种防静电剂的制备方法，其特征在于：煅烧步骤中，煅烧温度为1200～1300℃。
3.根据权利要求1所述的一种防静电剂的制备方法，其特征在于：造粒步骤中，过筛获得颗粒细度为325目筛余≤0.5％的防静电剂。
4.一种使用权利要求1～3任意一项所述防静电剂的制备方法制备的防静电剂，其特征在于，按照质量百分比，包括以下原料组分：氧化锡60～80％、三氧化二锑0.2～10％、贝壳灰5～15％、石英5～12％和氧化铝0～5％。
5.根据权利要求4所述的一种防静电剂，其特征在于：氧化锡：三氧化二锑＝(50～55)：1。
6.根据权利要求4所述的一种防静电剂，其特征在于，按照质量百分比，包括以下原料组分：氧化锡75％、三氧化二锑1.5％、贝壳灰10％、石英10％和氧化铝3.5％。
7.一种使用权利要求4任意一项所述防静电剂的防静电涂料，其特征在于，按照质量百分比，包括以下原料组分：所述防静电剂30～40％、导电云母粉0～15％、水性环氧化树脂40～60％、固化剂10～20％、分散剂0.1～6％、润湿剂0.1～0.3％、消泡剂0.1～0.2％和水0～19％。
8.根据权利要求7所述的一种防静电涂料，其特征在于：所述导电云母粉的粒径范围为800目。
9.一种使用权利要求7所述防静电涂料的防静电瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备防静电涂料：
a、在容器内加入配方量的水和分散剂后混合均匀；再往容器内加入配方量的防静电剂，研磨分散后缓慢加入配方量的导电云母粉和水性环氧树脂，充分搅拌均匀后得到组分一；
b、在组分一中依次加入配方量的固化剂、润湿剂和消泡剂，搅拌均匀后得到防静电涂料；
制备防静电瓷砖：
A、将制备好的陶瓷砖的侧边和底边经打磨后风干；
B、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的侧边，使陶瓷砖的侧边形成防静电涂层；
C、将防静电涂料利用喷枪喷涂在陶瓷砖的底面，使陶瓷砖的底面形成防静电涂层；
D、将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在50℃的环境下干燥30分钟以上，得到防静电瓷砖；或将具有防静电涂层的陶瓷砖放置在室温干燥6小时以上，得到防静电瓷砖。
10.根据权利要求9所述的一种防静电瓷砖的制备方法，其特征在于：所述防静电涂层的厚度为0.1～0.2mm。
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