CN112592607B - 一种导电涂料用填料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电涂料用填料的制备方法，属于涂料制备技术领域。本发明以丝瓜络作为基础载体原料，利用其多孔结构，提高了优良的导电结构，通过碱液蒸煮，超声震荡的处理，再通过改性剂的改性，再将其与混合料等进行混合，使混合料与添加剂进行混合，反应，形成的金属盐沉积在丝瓜络表面，接着通过煅烧，使金属盐形成了以导电氧化锌为主，表面或内部嵌入纳米氧化铟锡的复合型料，并且丝瓜络的燃烧，使复合型料形成类似球形网状结构，有效同时利用高压及液氮的作用，迫使复合型料内部形成氧空位，增加了导电性能，最后通过利用聚苯胺进行包裹，可以有效增加导电性，并且进一步增强分散性。

Description

一种导电涂料用填料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种导电涂料用填料的制备方法，属于涂料制备技术领域。
背景技术
导电涂料被称作为特种功能涂料，可以分为结构型导电涂料（亦称为非添加型导电涂料）和掺合型导电涂料。结构型导电涂料亦称之为本征型导电涂料，它是利用本身具有导电性能的高分子聚合物作为导电涂料制备过程中的主要基体树脂，来最终实现涂层的导电效能。可用作本征导电涂料的高分子聚合物分子中含有共轭键长链，随着；电子体系的增大，电子有更强的离域性，当分子链中的共轭结构达到一定的数量时，聚合物就可以提供电子，产生的电子通过载流子在共轭结构的链段之间流动或者在各链段之间跃迁产生电流，从而实现涂层的导电效能。
掺合型导电涂料是目前应用比较广泛的导电涂料，它是通过在本身不具备导电性能的成膜树脂中掺入具有优异导电性的填料粒子，来最终实现涂层的导电性能。掺合型导电填料主要包括碳系和金属系，其中，碳系导电涂料和金属系导电涂料为目前研究开发的重点，自导电涂料研制开发以来碳系导电涂料就凭借其低廉的价格、良好的导电性能，在抗静电领域得到了广泛的应用，之后发展起来的金属系导电涂料，主要是以导电的铜粉、镍粉、银粉等作为掺合型导电涂料的填料，具备更为优异的导电性能。
然而添加型导电涂料也存在一些问题，只要是导电涂料成膜后表面粗糙、力学性能不佳，尤其在金属表面附着力较差，导电性能不佳，大大限制其应用范围。
综上所述，寻求一种成膜性好，膜层附着力强、力学性能优良且导电性能较好的导电涂料成为本研究领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有导电涂料成膜后力学性能不佳，尤其在金属表面附着力较差，同时导电涂料导电性能不佳的问题，提供了一种导电涂料用填料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种导电涂料用填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将丝瓜络进行干燥，粉碎，过筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒A、氢氧化钠溶液按质量比1:6～9进行混合，蒸煮，过滤，清洗，烘干，粉碎，收集粉碎颗粒；
（2）将粉碎颗粒、乙醇溶液按质量比1:1～3混合均匀，进行蒸汽爆破，出料，过滤，收集滤饼，将滤饼、改性剂及乙醇溶液按质量比7:1:6～9进行超声震荡，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）按重量份数计，取100～130份水、30～35份干燥物、20～25份混合料、10～13份添加剂、3～5份辅助剂及1～3份氯化钠，将水、干燥物、混合料、辅助剂及氯化钠放入反应器中搅拌混合；
（4）待搅拌结束后，加入添加剂，升温搅拌，静置，出料，过滤，煅烧，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒放入容器中，使用氮气保护，再加入过筛颗粒质量10～15％的液氮，搅拌，静置；
（5）待静置结束后，加入过筛颗粒质量2～4倍的N-甲基吡咯烷酮、过筛颗粒质量10～12％的聚苯胺，以900r/min搅拌，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得导电涂料用填料。
优选地，所述步骤（2）中改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、γ―氨丙基三乙氧基硅烷按质量比5:2～4混合而成。
优选地，所述步骤（3）中混合料为将硫酸锌、氯化锡及氯化铟按质量比18:1～3:6混合而成。
优选地，所述添加剂为将碳酸钠与氨水按质量比10:3～5混合而成。
优选地，所述步骤（3）中辅助剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以丝瓜络作为基础载体原料，利用其多孔结构，提高了优良的导电结构，其次，通过碱液蒸煮，超声震荡的处理，扩大了其内部结构，再通过改性剂的改性，提高了表面活性，可以有效增加了改性后的丝瓜络与离子之间的结合能力，再将其与混合料等进行混合，使混合料与添加剂进行混合，反应，形成的金属盐沉积在丝瓜络表面，接着通过煅烧，使金属盐形成了以导电氧化锌为主，表面或内部嵌入纳米氧化铟锡的复合型料，并且丝瓜络的燃烧，使复合型料形成类似球形网状结构，一是提高了力学性能，二是可以增强对于基材的抓力，提高附着性，有效同时利用高压及液氮的作用，迫使复合型料内部形成氧空位，增加了导电性能，最后通过利用聚苯胺进行包裹，可以有效增加导电性，并且进一步增强分散性。
具体实施方式
改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、γ―氨丙基三乙氧基硅烷按质量比5:2～4混合而成。
混合料为将硫酸锌、氯化锡及氯化铟按质量比18:1～3:6混合而成。
添加剂为将碳酸钠与氨水按质量比10:3～5混合而成。
辅助剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
一种导电涂料用填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将丝瓜络进行干燥，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒A、1.2mol/L氢氧化钠溶液按质量比1:6～9进行混合，在100℃蒸煮3h，过滤，清洗，烘干，以600r/min粉碎20min，收集粉碎颗粒；
（2）将粉碎颗粒、1.0mol/L乙醇溶液按质量比1:1～3混合均匀，以2.3MPa，维持压力2min，蒸汽爆破，出料，过滤，收集滤饼，将滤饼、改性剂及1.1mol/L乙醇溶液按质量比7:1:6～9进行超声震荡10min，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）按重量份数计，取100～130份水、30～35份干燥物、20～25份混合料、10～13份添加剂、3～5份辅助剂及1～3份氯化钠，将水、干燥物、混合料、辅助剂及氯化钠放入反应器中以700r/min搅拌混合30min；
（4）待搅拌结束后，加入添加剂，升温至70～90℃，以800r/min搅拌3h，静置2h，出料，过滤，以20℃/min升温至550～650℃煅烧2～3h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒放入容器中，使用氮气保护，并保持压力在1.2MPa，再加入过筛颗粒质量10～15％的液氮，以300r/mn搅拌10min，静置2h；
（5）待静置结束后，加入过筛颗粒质量2～4倍的N-甲基吡咯烷酮、过筛颗粒质量10～12％的聚苯胺，以900r/min搅拌50min，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得导电涂料用填料。
实施例1
改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、γ―氨丙基三乙氧基硅烷按质量比5:2混合而成。
混合料为将硫酸锌、氯化锡及氯化铟按质量比18:1:6混合而成。
添加剂为将碳酸钠与氨水按质量比10:3混合而成。
辅助剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
一种导电涂料用填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将丝瓜络进行干燥，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒A、1.2mol/L氢氧化钠溶液按质量比1:6进行混合，在100℃蒸煮3h，过滤，清洗，烘干，以600r/min粉碎20min，收集粉碎颗粒；
（2）将粉碎颗粒、1.0mol/L乙醇溶液按质量比1:1混合均匀，以2.3MPa，维持压力2min，蒸汽爆破，出料，过滤，收集滤饼，将滤饼、改性剂及1.1mol/L乙醇溶液按质量比7:1:6进行超声震荡10min，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）按重量份数计，取100份水、30份干燥物、20份混合料、10份添加剂、3份辅助剂及1份氯化钠，将水、干燥物、混合料、辅助剂及氯化钠放入反应器中以700r/min搅拌混合30min；
（4）待搅拌结束后，加入添加剂，升温至70℃，以800r/min搅拌3h，静置2h，出料，过滤，以20℃/min升温至550℃煅烧2h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒放入容器中，使用氮气保护，并保持压力在1.2MPa，再加入过筛颗粒质量10％的液氮，以300r/mn搅拌10min，静置2h；
（5）待静置结束后，加入过筛颗粒质量2倍的N-甲基吡咯烷酮、过筛颗粒质量10％的聚苯胺，以900r/min搅拌50min，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得导电涂料用填料。
实施例2
改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、γ―氨丙基三乙氧基硅烷按质量比5:3混合而成。
混合料为将硫酸锌、氯化锡及氯化铟按质量比18:2:6混合而成。
添加剂为将碳酸钠与氨水按质量比10:4混合而成。
辅助剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
一种导电涂料用填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将丝瓜络进行干燥，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒A、1.2mol/L氢氧化钠溶液按质量比1:8进行混合，在100℃蒸煮3h，过滤，清洗，烘干，以600r/min粉碎20min，收集粉碎颗粒；
（2）将粉碎颗粒、1.0mol/L乙醇溶液按质量比1:2混合均匀，以2.3MPa，维持压力2min，蒸汽爆破，出料，过滤，收集滤饼，将滤饼、改性剂及1.1mol/L乙醇溶液按质量比7:1:8进行超声震荡10min，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）按重量份数计，取120份水、33份干燥物、23份混合料、12份添加剂、4份辅助剂及2份氯化钠，将水、干燥物、混合料、辅助剂及氯化钠放入反应器中以700r/min搅拌混合30min；
（4）待搅拌结束后，加入添加剂，升温至80℃，以800r/min搅拌3h，静置2h，出料，过滤，以20℃/min升温至600℃煅烧2.5h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒放入容器中，使用氮气保护，并保持压力在1.2MPa，再加入过筛颗粒质量13％的液氮，以300r/mn搅拌10min，静置2h；
（5）待静置结束后，加入过筛颗粒质量3倍的N-甲基吡咯烷酮、过筛颗粒质量11％的聚苯胺，以900r/min搅拌50min，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得导电涂料用填料。
实施例3
改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、γ―氨丙基三乙氧基硅烷按质量比5:4混合而成。
混合料为将硫酸锌、氯化锡及氯化铟按质量比18:3:6混合而成。
添加剂为将碳酸钠与氨水按质量比10:5混合而成。
辅助剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
一种导电涂料用填料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将丝瓜络进行干燥，粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒A、1.2mol/L氢氧化钠溶液按质量比1:9进行混合，在100℃蒸煮3h，过滤，清洗，烘干，以600r/min粉碎20min，收集粉碎颗粒；
（2）将粉碎颗粒、1.0mol/L乙醇溶液按质量比1: 3混合均匀，以2.3MPa，维持压力2min，蒸汽爆破，出料，过滤，收集滤饼，将滤饼、改性剂及1.1mol/L乙醇溶液按质量比7:1:9进行超声震荡10min，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）按重量份数计，取130份水、35份干燥物、25份混合料、13份添加剂、5份辅助剂及3份氯化钠，将水、干燥物、混合料、辅助剂及氯化钠放入反应器中以700r/min搅拌混合30min；
（4）待搅拌结束后，加入添加剂，升温至90℃，以800r/min搅拌3h，静置2h，出料，过滤，以20℃/min升温至650℃煅烧3h，粉碎，过200目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒放入容器中，使用氮气保护，并保持压力在1.2MPa，再加入过筛颗粒质量15％的液氮，以300r/mn搅拌10min，静置2h；
（5）待静置结束后，加入过筛颗粒质量4倍的N-甲基吡咯烷酮、过筛颗粒质量12％的聚苯胺，以900r/min搅拌50min，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得导电涂料用填料。
对比例1
与实施例2基本相同，唯独不同的在于缺少混合料。
对比例2
与实施例2基本相同，唯独不同的在于步骤（4）中并未使用氮气保护，液位进行升压，保持标准大气压。
分别将实例1～3与对比例1-2制备的导电涂料用填料按质量添加量15％，加入至基础涂料中，
均匀涂覆在接地网用碳钢表面，控制涂覆厚度为0.2mm，待喷涂完成后，于温度为80℃条件下烘干，随后对接地网用碳钢表面的导电涂层进行性能检测，其检测结果如表1所示：
表1不同导电涂料性能
检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例1 对比例2
附着力（级） 0 0 0 1 0
电阻率（Ω·m） 0.009 0.006 0.007 0.036 0.023
耐冲击性（kg/cm） 168 171 169 143 159
铅笔硬度（H） 3 3 3 1 2
（30MHz～1.5GHz）电磁屏蔽效能（dB） 85 89 87 59 78
从上表可以看出，本发明制得的导电涂料用填料在加入涂料形成导电涂料，其附着力优良，同时在基体形成的导电涂层力学性能优良、硬度较高，且涂层电阻率较小，有效改善了涂层导电性能，能够有效满足使用需求。

Claims (1)

1.一种导电涂料用填料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）将丝瓜络进行干燥，粉碎，过筛，收集过筛颗粒A，将过筛颗粒A、氢氧化钠溶液按质量比1:6～9进行混合，蒸煮，过滤，清洗，烘干，粉碎，收集粉碎颗粒；
（2）将粉碎颗粒、乙醇溶液按质量比1:1～3混合均匀，进行蒸汽爆破，出料，过滤，收集滤饼，将滤饼、改性剂及乙醇溶液按质量比7:1:6～9进行超声震荡，喷雾干燥，收集干燥物；所述改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、γ―氨丙基三乙氧基硅烷按质量比5:2～4混合而成；
（3）按重量份数计，取100～130份水、30～35份干燥物、20～25份混合料、10～13份添加剂、3～5份辅助剂及1～3份氯化钠，将水、干燥物、混合料、辅助剂及氯化钠放入反应器中搅拌混合；所述混合料为将硫酸锌、氯化锡及氯化铟按质量比18:1～3:6混合而成；所述添加剂为将碳酸钠与氨水按质量比10:3～5混合而成；所述辅助剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种；
（4）待搅拌结束后，加入添加剂，升温搅拌，静置，出料，过滤，煅烧，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒放入容器中，使用氮气保护，再加入过筛颗粒质量10～15％的液氮，搅拌，静置；
（5）待静置结束后，加入过筛颗粒质量2～4倍的N-甲基吡咯烷酮、过筛颗粒质量10～12％的聚苯胺，以900r/min搅拌，出料，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得导电涂料用填料。
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