CN111763470A - 一种三防漆及其制备方法和应用 - Google Patents

一种三防漆及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料领域，公开了一种三防漆及其制备方法和应用，所述三防漆包括以下组分：树脂、石墨烯材料、分散剂、流平剂、润湿剂和溶剂；所述石墨烯材料包括多层石墨烯和氧化石墨烯。通过在三防漆中引入多层石墨烯和氧化石墨烯，提高了三防漆的耐水、耐候、耐老化、耐腐蚀性能及电气性能；所述三防漆粘度低，分子兼容性佳，具有优异施工性，可喷涂、刷涂、浸涂，基材附着性强；所述三防漆采用低气味、低刺激性的环保净味溶剂代替传统芳香烃溶剂，环保安全；所述三防漆的制备方法简单；所述的三防漆应用于电子电器、通讯或自动化设备行业。

Description

一种三防漆及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料领域，特别涉及一种三防漆及其制备方法和应用。
背景技术
三防漆是一种特殊配方的涂料，用于保护线路板及其相关设备免受坏境的侵蚀。在现实条件下，如化学、震动、高尘、盐雾、潮湿与高温等环境，线路板可能产生腐蚀、软化、变形、霉变等问题，导致线路板电路出现故障。三防漆涂覆于线路板的表面，形成一层三防的保护膜，达到三防的作用，即防潮、防盐雾、防霉。使用三防漆可保护电路免受损害，从而提高线路板的可靠性，增加其安全系数，并保证其使用寿命。
随着电子通讯行业的迅速发展，对三防漆的要求越来越高，尤其是在恶劣环境中工作的电路板，需要具有卓越的耐高低温、耐老化、耐腐蚀性能及电气性能，这就对三防漆的性能提出了更高的要求。但目前市面上的三防漆在电气性能、耐侯性、耐老化上还无法达到相应要求。
因此，希望提供有一种电气性能好，且具有优异耐侯性和耐老化性能的三防漆。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三防漆，电气性能好，且具有优异耐侯性和耐老化性能。
一种三防漆，包括以下组分：树脂、石墨烯材料、分散剂、流平剂、润湿剂和溶剂；所述石墨烯材料包括多层石墨烯和氧化石墨烯。
通过向三防漆中引入多层石墨烯和氧化石墨烯，由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，两者配合使用，利用其小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，以及两者性质叠加，使所述三防漆热传导性能优异，具有优异疏水和疏油性，提高了三防漆的耐水、耐候、耐老化、耐腐蚀性能及电气性能；同时石墨烯材料对Y射线具有吸收和散射作用，可提高涂层防辐射的能力，大大延长了线路板的使用寿命。
优选的，所述多层石墨烯和所述氧化石墨烯的质量比为(1-3)：(1-3)；进一步优选的，所述多层石墨烯和所述氧化石墨烯的质量比为(1-2)：(1-2)。
优选的，所述三防漆，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002549720880000021
优选的，所述的三防漆，按重量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002549720880000022
优选的，所述石墨烯包括但不限于片状、三维状、球状、管状、纤维状、螺旋状石墨烯中的至少一种。
优选的，所述树脂为聚氨酯、丙烯酸脂、醇酸脂或聚氨酯改性醇酸脂中的至少两种。
优选的，所述分散剂为含有酸性基团的聚醚、酸、醇、酰胺或脂肪酸酯中的至少两种。
进一步优选的，所述分散剂为含有酸性基团的脂肪族聚醚，三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸盐、甲基戊醇、聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯中的至少两种，可选择分散剂EFKA4010。
所述的溶剂为甘油二醋酸酯、乙二醇二醋酸酯、二丙二醇二甲醚、二乙二醇叔丁醚、丙二醇二醋酸酯、丙二醇多元醚醋酸酯或脱芳香烃溶剂中的至少一种。
优选的，所述流平剂为聚硅氧烷、改性硅氧烷、丙烯酸酯或改性丙烯酸中的至少一种；进一步优选的，所述聚硅氧烷为二苯基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷，所述改性丙烯酸为氟改性丙烯酸或磷酸酯改性丙烯酸中。
优选的，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物、非离子、不含硅酮的表面活性剂，进一步优选的，所述润湿剂为Tego260润湿剂。
优选的，所述三防漆还包括消泡剂，所述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
一种三防漆的制备方法，包括以下步骤：
将树脂、石墨烯材料、分散剂、溶剂加热、搅拌，冷却后加入流平剂、润湿剂，搅拌，过滤，即制得所述三防漆。
优选的，所述加热的温度为30-60℃。通过对加热温度的控制，使树脂和石墨烯材料能够达到良好融合的效果，增强相容性。
优选的，所述搅拌的转速为1000-3000转/min，搅拌的时间为10-30min。
具体的，一种三防漆的制备方法，包括以下步骤：
将树脂、石墨烯材料、分散剂、溶剂加入分散釜中，保持温度30-50℃，1000-3000转/min转速搅拌10-30min，冷却至25-40℃加入流平剂、消泡剂、润湿剂，1000-3000转/min转速搅拌10-30min，检测，过滤包装即可。
所述制备方法简单。
所述三防漆在电子电器、通讯或自动化设备行业中的应用。
所述三防漆的使用方法，将所述三防漆涂覆在印制线路板上，固化，形成漆膜。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明在三防漆中引入多层石墨烯和氧化石墨烯，由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，利用其小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，以及两者协同增效，使所述三防漆热传导性能优异，具有优异疏水和疏油性，提高了三防漆的耐水、耐候、耐老化、耐腐蚀性能及电气性能；同时石墨烯材料对Y射线具有吸收和散射作用，可提高涂层防辐射的能力，大大延长了线路板的使用寿命。
(2)本发明采用聚氨酯、丙烯酸脂、醇酸脂或聚氨酯改性醇酸脂，粘度低，分子兼容性佳，具有优异施工性，可喷涂、刷涂、浸涂，25℃下表干时间小于10分钟，且基材附着性强。
(3)本发明采用低气味、低刺激性的环保净味溶剂代替传统芳香烃溶剂，环保安全。
(4)本发明所述三防漆可广泛应用于高档电子电器、通讯、军工、电工电气、交通、医疗器械、安防器械、自动化设备、数码电子等行业，大大提升产品可靠性，延长产品使用寿命，节约社会资源。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中分散剂EFKA4010购买于荷兰埃夫卡助剂公司，BYK333流平剂购买于德国毕克化学有限公司，BYK014消泡剂购买于德国毕克化学有限公司，Tego260润湿剂购买于D德国迪高有限公司，环保溶剂DMM购买于诺辰国际贸易(上海)有限公司，其余原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种三防漆的制备方法，包括以下步骤：
将200.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入83.1g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min搅拌8min；保持釜温度：40℃，加入1.5g多层石墨烯和氧化石墨烯浆液(多层石墨烯和氧化石墨的质量比为1:1)，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.8gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测58秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：0级
(2)表干时间(min，25℃)：10min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：7.8×1014
(4)表面电阻(Ω·cm)：2.9×1011
(5)漆膜憎水性(HC)：1级，(HC:1级，仅形成分离的水珠，大部分水珠θr≥80°，效果最佳；HC:2级，仅形成分离的水珠，大部分水珠50°＜θr＜80°，HC:3级，仅形成分离的水珠，水珠一般不再是圆的，大部分水珠20°＜θr＜50°；HC:4级，同时存在分离的水珠和水膜(θr＝0°)，总的水膜覆盖面积＜被测面积的90％，最大的水膜面积：＜2cm2；HC:5级，总的水膜覆盖面积＜被测面积的90％，最大的水膜面积：＞2cm2；HC:6级，总的水膜覆盖面积＞被测面积的90％，有少量的干燥区域(点或狭窄带)；HC:7级，全部试验面积上覆盖了连续的水膜。)
(6)于150℃放置800h，漆膜表面无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
实施例2
将210.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入75.5g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min搅拌8min；保持分散釜温度：40℃，加入3.0g多层石墨烯和氧化石墨烯浆液(多层石墨烯和氧化石墨的质量比为1:1)，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.6gBYK333流平剂、1.8gBYK014消泡剂和1.8gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测50秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：0级
(2)表干时间(min，25℃)：7min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：6.8×1014
(4)表面电阻(Ω·cm)：9.2×1010
(5)漆膜憎水性(HC)：2级；
(6)于150℃放置800h，漆膜表面无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
实施例3
将205.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入80.5g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，500-1500转/min，搅拌8min；保持分散釜温度：40℃，加入4.5g多层石墨烯和氧化石墨烯浆液(多层石墨烯和氧化石墨的质量比为2:1)，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.6gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测54秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：0级
(2)表干时间(min，25℃)：8min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：9.1×1013
(4)表面电阻率(Ω·cm)：6.8×1010
(5)漆膜憎水性(HC)：1级；
(6)于150℃放置800h，漆膜表面无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
实施例4
将205.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入78.5g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min，搅拌8min；保持分散釜温度：30-50℃，加入6.0g多层石墨烯和氧化石墨烯浆液(多层石墨烯和氧化石墨的质量比为1:2)，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.6gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测54秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：0级
(2)表干时间(min，25℃)：9min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：6.1×1012
(4)表面电阻率(Ω·cm)：2.8×109
(5)漆膜憎水性(HC)：1级；
(6)于150℃放置800h，漆膜表面无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
实施例5
将150.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌800-1000转/min，加入78.5g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min，搅拌8min；保持分散釜温度：40℃，加入5.0g多层石墨烯和氧化石墨烯浆液(多层石墨烯和氧化石墨的质量比为1:1)，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.8gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测54秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：0级
(2)表干时间(min，25℃)：9min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：6.1×1012
(4)表面电阻率(Ω·cm)：2.8×109
(5)漆膜憎水性(HC)：1级；
(6)于150℃放置800h，漆膜表面无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
实施例6
将350.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入120g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min，搅拌8min；保持分散釜温度：40℃，加入5.0g多层石墨烯和氧化石墨烯浆液(多层石墨烯和氧化石墨的质量比为1:1)，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.6gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测54秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：0级
(2)表干时间(min，25℃)：9min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：6.1×1014
(4)表面电阻率(Ω·cm)：1.8×1011
(5)漆膜憎水性(HC)：1级；
(6)于150℃放置800h，漆膜表面无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面无白斑、起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
对比例1
将210.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入80.5g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min，搅拌8min；保持分散釜温度：40℃，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.6gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测54秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的环三防漆性能：
(1)附着力：2级
(2)表干时间(min，25℃)：7min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：4.6×1014
(4)表面电阻率(Ω·cm)：7.1×1011
(5)漆膜憎水性(HC)：3级；
(6)于150℃下放置800h，漆膜表面发黄、无白斑、起泡、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面发黄，出现白斑，无起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面发黄，出现白斑，无起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
对比例2
将200.0g聚氨酯改性树脂加入分散釜中，启动搅拌1000转/min，加入83.1g环保溶剂DMM和分散剂EFKA4010 1.5g，1000转/min搅拌8min；保持釜温度：40℃，加入1.5g多层石墨烯浆液，将搅拌转速调到：2000转/min，搅拌18min，冷却至30℃。
向以上透明液体中依次加入1.8gBYK333流平剂、2.0gBYK014消泡剂和2.0gTego260润湿剂，2000转/min转速搅拌20min，检测58秒(25℃，涂-4杯)，过滤包装即可。
以上做出来的三防漆性能：
(1)附着力：2级
(2)表干时间(min，25℃)：10min
(3)体积电阻率(Ω·cm)：7.8×1013
(4)表面电阻(Ω·cm)：2.9×1011
(5)漆膜憎水性(HC)：2级；
(6)于150℃下放置800h，漆膜表面出现白斑，有少许起泡，无裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(7)于盐雾条件下500h，漆膜表面出现白斑，无起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。
(8)于酸碱腐蚀条件下500h，漆膜表面发黄，出现白斑，无起泡、针孔、裂缝、细裂纹、起皱、脱落、分离等现象。

Claims (10)

1.一种三防漆，其特征在于，包括以下组分：树脂、石墨烯材料、分散剂、流平剂、润湿剂和溶剂；所述石墨烯材料包括多层石墨烯和氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的三防漆，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
Figure FDA0002549720870000011
3.根据权利要求2所述的三防漆，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
Figure FDA0002549720870000012
4.根据权利要求1-3中任一项所述的三防漆，其特征在于，所述树脂为聚氨酯、丙烯酸脂、醇酸脂或聚氨酯改性醇酸脂中的至少两种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的三防漆，其特征在于，所述分散剂为含有酸性基团的聚醚、酸、醇、酰胺或脂肪酸酯中的至少两种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的三防漆，其特征在于，所述流平剂为聚硅氧烷、改性硅氧烷、丙烯酸酯或改性丙烯酸中的至少一种。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的三防漆，其特征在于，所述溶剂为甘油二醋酸酯、乙二醇二醋酸酯、二丙二醇二甲醚、二乙二醇叔丁醚、丙二醇二醋酸酯、丙二醇多元醚醋酸酯或脱芳香烃溶剂中的至少一种。
8.权利要求1-7中任一项所述的三防漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将树脂、石墨烯材料、分散剂、溶剂加热，搅拌，冷却后加入流平剂、润湿剂，搅拌，过滤，取滤液即为所述三防漆。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为30-60℃。
10.权利要求1-7中任一项所述的三防漆在电子电器、通讯或自动化设备行业中的应用。
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