CN110938327A - 抗静电涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电涂料及其制备方法和应用。该抗静电涂料包括按重量份计的如下组分:PVC糊树脂100份、氯醋糊树脂0~50份、稳定剂2~8份、碳酸钙2~10份、硬脂酸1~5份以及石墨烯浆料80~400份;其中,所述石墨烯浆料包括按重量份计的如下组分:石墨烯1~5份、碳纳米管1~5份、增塑剂100份以及聚乙烯吡咯烷酮0.5~5份,且所述抗静电涂料中不含溶剂。本发明实施例提供的抗静电涂料能够在保证PVC基材抗静电效果的前提下,有效提高其力学性能;同时抗静电涂料形成的涂层厚度薄,能有效降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于PVC基材的抗静电涂料,特别涉及一种抗静电涂料及其制备方法和应用,属于石墨烯/高分子复合材料技术领域。
背景技术
PVC长期以来一直是人们生产生活中最为重要的聚合物产品之一,由于其阻燃性能好、耐磨性优、抗化学腐蚀性强、气体和水渗漏性低等特性深受人们的喜爱,也成为全球其用量仅此与聚乙烯的第二大塑料消费品。但随着社会的发展,人们对PVC的性能要求也越来越高,以塑代钢将成为未来一段时间内塑料发展的主流趋势,虽然PVC机械性能,耐腐蚀性能,抗水、气体渗漏性能突出,但是其表面电阻高达1014-1017Ω,容易产生静电危害,这严重的限制了PVC进一步的发展。
通过将PVC与导电填料共混、填充和复合改性的方法制备PVC复合抗静电材料,虽然能够达到抗静电效果,但是巨大导电填料填充量对PVC性能产生极大影响,导致其力学性能较差。如何在保证抗静电效果的前提下,提高抗静电PVC材料的力学性能,成为行业的一个难题。
在PVC基材上涂覆一层抗静电涂料成为一种潜在的解决方案,但是普通的抗静电涂料由于树脂材料的不匹配和添加大量导电填料导致粘附力降低的原因,在PVC基材上无法达到很好的粘附性,易脱落,不耐刮擦;而且大多数涂料烘干时有大量溶剂挥发,处理设备要求较高,影响环境,以上三个问题成为目前制约PVC抗静电材料发展的一个瓶颈。
发明内容
本发明主要针对现有技术中石墨烯在PVC中分散不好、易团聚,生产过程中粉尘飞扬严重、普通抗静电PVC材料力学性能差,普通抗静电涂料与PVC粘附力差、不耐刮擦、污染环境等问题,本发明提供了一种抗静电涂料及其制备方法和应用,以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
本发明实施例提供了一种抗静电涂料,其包括按重量份计的如下组分:PVC糊树脂100份、氯醋糊树脂0~50份、稳定剂2~8份、碳酸钙2~10份、硬脂酸1~5份以及石墨烯浆料80~400份;其中,所述石墨烯浆料包括按重量份计的如下组分:石墨烯1~5份、碳纳米管1~5份、增塑剂100份以及聚乙烯吡咯烷酮0.5~5份,其中所述抗静电涂料中不含溶剂。
进一步的,所述抗静电涂料的表面电阻率为102~1010Ω。
进一步的,所述PVC糊树脂的聚合度为1000~1400。
进一步的,所述氯醋糊树脂中醋酸乙烯的含量为2%~8%。
优选的,所述氯醋糊树脂的聚合度为1000~1400。
进一步的,所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2一乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、烷基磺酸苯酯(T50)、己二酸二辛酯(DOA)、癸二酸二异辛酯(DIOS)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸三苯酯(TPP)、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯(ED3)、氯化石蜡、石油磺酸苯酯(M-50)、双季戊四醇酯(PCB)、59酸乙二醇酯(0259)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、偏苯三酸三(正辛正癸酯)(NODTM)中的任意一种或两种以上的组合,但不下于此。
本发明实施例还提供了一种抗静电涂料的制备方法,其包括:
将1~5重量份的石墨烯、1~5重量份的碳纳米管、100重量份的增塑剂以及0.5~5重量份的聚乙烯吡咯烷酮研磨混合获得石墨烯浆料;将100重量份的PVC糊树脂、0~50重量份的氯醋糊树脂、2~8重量份的稳定剂、2~10重量份的碳酸钙、1~5重量份的硬脂酸以及80~400重量份的石墨烯浆料混合,进而获得所述的抗静电涂料。
进一步的,所述石墨烯浆料中石墨烯和碳纳米管的粒径为0.5~5μm。
进一步的,所述PVC糊树脂的聚合度为1000~1400。
进一步的,所述氯醋糊树脂中醋酸乙烯的含量为2%~8%。
优选的,所述氯醋糊树脂的聚合度为1000~1400。
进一步的,所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二(2一乙基)己酯(DEHP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、烷基磺酸苯酯(T50)、己二酸二辛酯(DOA)、癸二酸二异辛酯(DIOS)、磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸三苯酯(TPP)、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯(ED3)、氯化石蜡、石油磺酸苯酯(M-50)、双季戊四醇酯(PCB)、59酸乙二醇酯(0259)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、偏苯三酸三(正辛正癸酯)(NODTM)中的任意一种或两种以上的组合,但不限于此。
本发明实施例还提供了由所述的抗静电涂料形成的抗静电涂层.
优选的,所述抗静电涂层的制备方法包括:将所述抗静电涂料设置在基体上,并于120℃~150℃条件下烘烤1~10分钟,进而获得所述的抗静电涂层。
本发明实施例还提供了一种一种PVC抗静电材料,其包括:PVC基材,以及,设置在PVC基材表面的抗静电涂层。
与现有技术相比,本发明的优点包括:
1)本发明实施例提供的一种抗静电涂料的制备方法,采用先将石墨烯、碳纳米管与增塑剂等相混合,并通过研磨处理极大地提高了石墨烯和碳纳米管的分散性,并且通过石墨烯和碳纳米管的协同作用,有效降低了石墨烯和碳纳米管用量,并提高了PVC制品的力学性能、抗静电性;
2)本发明实施例提供的一种抗静电涂料主要适用于提高PVC基材的抗静电性能,能够在保证PVC基材抗静电效果的前提下,有效提高其力学性能;同时抗静电涂料形成的涂层厚度薄,能有效降低生产成本;
3)本发明实施例提供的一种抗静电涂料中,PVC糊树脂与PVC基材有天然的相容性,制得的抗静电材料表面粘附力强,不易脱落,耐磨、耐刮性好,且烘烤时没有溶剂挥发,环境友好,无需溶剂处理设备。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足,本案发明人经长期研究和大量实践,得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
空白例:
称取100重量份PVC糊树脂,20重量份氯醋糊树脂,4重量份有机锡,160重量份DOP,混合均匀后涂覆在PVC板上,在150℃下烘烤3分钟并测试性能。
对照例:
(1)按重量称取以下的石墨烯浆料组成部分:1重量份石墨烯、1重量份碳纳米管、100重量份DOP、100重量份乙酸乙酯;
(2)将步骤(1)称取的物料加入砂磨机中,研磨2小时,得到石墨烯浆料;
(3)按重量称取以下的石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料组成部分:100重量份PVC糊树脂、158重量份步骤(2)所得的石墨烯浆料、2重量份稳定剂、2重量份碳酸钙、1重量份硬脂酸;
(4)将步骤(3)称取的物料加入高速分散机中混合1小时,得到石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料;
(5)称取步骤(4)所得石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料涂覆在PVC板上,在150℃下烘烤20分钟并进行性能测试。
实施例1
(1)按重量称取以下的石墨烯浆料组成部分:1重量份石墨烯、1重量份碳纳米管、100重量份DOP、0.5重量份聚乙烯吡咯烷酮;
(2)将步骤(1)称取的物料加入砂磨机中,研磨2小时,得到石墨烯浆料;
(3)按重量称取以下的石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料组成部分:100重量份PVC糊树脂、80重量份步骤(2)所得的石墨烯浆料、2重量份稳定剂、2重量份碳酸钙、1重量份硬脂酸;
(4)将步骤(3)称取的物料加入高速分散机中混合1小时,得到石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料;
(5)称取步骤(4)所得石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料涂覆在PVC板上,在150℃下烘烤3分钟并进行性能测试。
实施例2
(1)按重量称取以下的石墨烯浆料组成部分:2重量份石墨烯、2重量份碳纳米管、100重量份DOP、1重量份聚乙烯吡咯烷酮;
(2)将步骤(1)称取的物料加入砂磨机中,研磨2小时,得到石墨烯浆料;
(3)按重量称取以下的石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料组成部分:100重量份PVC糊树脂、20重量份氯醋糊树脂、100重量份步骤(2)所得的石墨烯浆料、3重量份稳定剂、5重量份碳酸钙、2重量份硬脂酸;
(4)将步骤(3)称取的物料加入高速分散机中混合1小时,得到石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料;
(5)称取步骤(4)所得石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料涂覆在PVC板上,在150℃下烘烤3分钟并进行性能测试。
实施例3
(1)按重量称取以下的石墨烯浆料组成部分:5重量份石墨烯、5重量份碳纳米管、100重量份DOP、3重量份聚乙烯吡咯烷酮;
(2)将步骤(1)称取的物料加入砂磨机中,研磨2小时,得到石墨烯浆料;
(3)按重量称取以下的石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料组成部分:100重量份PVC糊树脂、30重量份氯醋糊树脂、200重量份步骤(2)所得的石墨烯浆料、5重量份稳定剂、8重量份碳酸钙、3重量份硬脂酸;
(4)将步骤(3)称取的物料加入高速分散机中混合1小时,得到石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料;
(5)称取步骤(4)所得石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料涂覆在PVC板上,在150℃下烘烤3分钟并进行性能测试。
实施例4
(1)按重量称取以下的石墨烯浆料组成部分:10重量份石墨烯、10重量份碳纳米管、100重量份DOP、5重量份聚乙烯吡咯烷酮;
(2)将步骤(1)称取的物料加入砂磨机中,研磨2小时,得到石墨烯浆料;
(3)按重量称取以下的石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料组成部分:100重量份PVC糊树脂、50重量份氯醋糊树脂、400重量份步骤(2)所得的石墨烯浆料、8重量份稳定剂、10重量份碳酸钙、5重量份硬脂酸;
(4)将步骤(3)称取的物料加入高速分散机中混合1小时,得到石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料;
(5)称取步骤(4)所得石墨烯PVC糊树脂抗静电涂料涂覆在PVC板上,在150℃下烘烤3分钟并进行性能测试。
对实施例1-4以及空白例、对照例中的获得的PVC抗静电材料进行测试的方法可以采用本领域技术人员已知的方法和设备进行测试,通过进行性能测试,其各项测试指标数据参见表1
实施例1-4以及空白例、对照例中获得的PVC抗静电材料的各项测试指标数据
从上表可以看出,相比于空白例,实施例1-实施例4中添加不同量的石墨烯和碳纳米管,结果表明,表面形成有基于本发明实施例提供的制备方法制备的抗静电涂料形成的抗静电涂层的PVC基材的表面电阻率有明显的降低,可以达到良好的抗静电效果,在实际使用中,生产者可以根据不同的性能需求选择不同的添加量。相比于对照例,实施例1-实施例4由于没有溶剂挥发,烘烤时间明显缩短,提高了效率、降低了能耗,且对环境无污染。并且分散剂的添加,提高了石墨烯和碳纳米管的分散性,在相同石墨烯和碳纳米管添加量的情况下,实施例1相比于对照例表面电阻率下降了1个数量级。
综上所述,藉由本发明的一种适用于PVC基材的抗静电涂料及其制法和应用制备的抗静电石墨烯/PVC材料的抗静电性能及力学性能提升显著,便于工业化和产业化,设计合理,实用性强。
此外,本案发明人还参照实施例1-实施例4的方式,以不同的石墨烯和碳纳米管比例制备了抗静电石墨烯/PVC复合材料即前述抗静电涂料,并基由该抗静电涂料制得了具有优异力学性能、表面电阻率的石墨烯/PVC复合材料。
本发明实施例提供的一种抗静电涂料的制备方法,采用先将石墨烯、碳纳米管与增塑剂等相混合,并通过研磨处理极大地提高了石墨烯和碳纳米管的分散性,并且通过石墨烯和碳纳米管的协同作用,有效降低了石墨烯和碳纳米管用量,并提高了PVC制品的力学性能、抗静电性;以及,本发明实施例提供的一种抗静电涂料主要适用于提高PVC基材的抗静电性能,能够在保证抗静电效果的前提下,有效提高其力学性能;同时抗静电涂料形成的涂层厚度薄,能有效降低生产成本;并且,本发明实施例提供的一种抗静电涂料中,PVC糊树脂与PVC基材有天然的相容性,制得的抗静电材料表面粘附力强,不易脱落,耐磨、耐刮性好,且烘烤时没有溶剂挥发,环境友好,无需溶剂处理设备。
应当理解,上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗静电涂料,其特征在于包括按重量份计的如下组分:PVC糊树脂100份、氯醋糊树脂0~50份、稳定剂2~8份、碳酸钙2~10份、硬脂酸1~5份以及石墨烯浆料80~400份;其中,所述石墨烯浆料包括按重量份计的如下组分:石墨烯1~5份、碳纳米管1~5份、增塑剂100份以及聚乙烯吡咯烷酮0.5~5份,且所述抗静电涂料中不含溶剂。
2.根据权利要求1所述的抗静电涂料,其特征在于:所述PVC糊树脂的聚合度为1000~1400;和/或,所述抗静电涂料的表面电阻率为102~1010Ω。
3.根据权利要求1所述的抗静电涂料,其特征在于:所述氯醋糊树脂中醋酸乙烯的含量为2%~8%;优选的,所述氯醋糊树脂的聚合度为1000~1400。
4.根据权利要求1所述的抗静电涂料,其特征在于:所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二(2一乙基)己酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、烷基磺酸苯酯、己二酸二辛酯、癸二酸二异辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯、氯化石蜡、石油磺酸苯酯、双季戊四醇酯、59酸乙二醇酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三(正辛正癸酯)中的任意一种或两种以上的组合。
5.一种抗静电涂料的制备方法,其特征在于包括:
将1~5重量份的石墨烯、1~5重量份的碳纳米管、100重量份的增塑剂以及0.5~5重量份的聚乙烯吡咯烷酮研磨混合获得石墨烯浆料;
将100重量份的PVC糊树脂、0~50重量份的氯醋糊树脂、2~8重量份的稳定剂、2~10重量份的碳酸钙、1~5重量份的硬脂酸以及80~400重量份的石墨烯浆料混合,进而获得所述的抗静电涂料。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于包括:所述石墨烯浆料中石墨烯和碳纳米管的粒径为0.5~5μm;和/或,所述PVC糊树脂的聚合度为1000~1400。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述氯醋糊树脂中醋酸乙烯的含量为2%~8%;优选的,所述氯醋糊树脂的聚合度为1000~1400。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二(2一乙基)己酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、烷基磺酸苯酯、己二酸二辛酯、癸二酸二异辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、环氧大豆油、环氧脂肪酸辛酯、氯化石蜡、石油磺酸苯酯、双季戊四醇酯、59酸乙二醇酯、偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三(正辛正癸酯)中的任意一种或两种以上的组合。
9.由权利要求1-4中任一项所述的抗静电涂料形成的抗静电涂层;优选的,所述抗静电涂层的制备方法包括:将所述抗静电涂料设置在基体上,并于120℃~150℃条件下烘烤1~10分钟。
10.一种PVC抗静电材料,其特征在于包括:PVC基材,以及,设置在PVC基材表面的、如权利要求9所述的抗静电涂层。
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