CN112680013A - 一种低电位导电涂料及其制备方法 - Google Patents

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秦卫华
刘兰轩
李冬冬
汪洋
刘秀生
束俊杰
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Abstract

本发明公开了一种低电位导电涂料及其制备方法，属于导电涂料技术领域。本发明的低电位导电涂料由质量比为3:1‑9:5的甲组份和乙组份混合得到；其中，甲组份的主要组成为：环氧树脂100份，轻质导电填料10‑30份，低电位金属粉20‑40份，增韧剂1‑3份，溶剂50‑100份，增稠剂2‑5份，消泡剂0.1‑1份，分散剂0.1‑1份；乙组份的主要组成：胺类固化剂20‑50份，溶剂40‑100份。本发明使用低电位金属粉和轻质导电填料按一定的比例共混，低电位的金属粉聚集在涂层底部与金属基材接触，降低电位，减缓腐蚀的发生，轻质导电填料聚集在表层，提供良好的表面导电性。

Description

一种低电位导电涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电涂料技术领域，具体涉及一种低电位导电涂料及其制备方法。
背景技术
目前导电涂料主要以添加导电填料的方式来获得良好的导电性能、电磁屏蔽性能等。常用的导电填料主要为导电性良好的金属粉末，如银、铜等。为了获得较好的表面导电性，金属粉末的用量会非常大，导致成本增加。现用导电涂料中的金属粉末比重大，涂层固化过程中易聚集于底部，使得表面导电性差，且沉底的金属粉末与金属基材直接接触，银、铜等金属电位高，会引起低电位的金属基材产生电偶腐蚀，最终导致导电涂层失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种低电位导电涂料及其制备方法。
本发明选用表面镀银的片状云母粉、空心玻璃微珠及纤维、高分子微球等作为轻质导电填料与低电位的低电位金属粉共混，粒径分布为(1-30μm)，加入功能助剂，使其均匀分散于树脂基料中，再用相应的固化剂固化，制备低电位导电涂层。轻质导电填料在涂层固化过程中向近表面取向和聚集，比重大的低电位金属粉趋向于底面富集，形成轻质导电填料含量由表及里逐步减少，比重大的低电位金属粉含量由里及表逐渐减少的梯度分布。涂层表面电导率高，底部富集低电位的低电位金属粉，涂层与金属基材的电偶腐蚀倾向降低，从而起到导电与防腐相结合的作用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种低电位导电涂料，由质量比为3:1-9:5的甲组份和乙组份组成。其中，甲组份主要由如下按质量份计的成分组成：环氧树脂100份，轻质导电填料10-30份，低电位金属粉20-40份，增韧剂1-3份，溶剂50-100份，增稠剂2-5份，消泡剂0.1-1份，分散剂0.1-1份；乙组份主要由如下按质量份计的成分组成：胺类固化剂20-50份，溶剂40-100份。
进一步地，所述的环氧树脂为E51、J51或601环氧树脂等。
进一步地，所述的胺类固化剂为650、D230或T31固化剂等。
进一步地，所述的轻质导电填料包括表面镀银的片状云母粉、空心玻璃微珠、纤维、高分子微球等，其粒径分布优选为10μm-30μm。
进一步地，所述的低电位金属粉包括钨粉、镍粉等，其粒径分布优选为1μm-10μm。
进一步地，所述的增韧剂包括聚酯类增韧剂、邻苯二甲酸酯类增韧剂等。
进一步地，所述的溶剂包括丁酯、丁酮等。
进一步地，所述的增稠剂包括聚酰胺蜡、有机膨润土等。
进一步地，所述的消泡剂包括有机硅类或改性的有机硅类消泡剂，如Efka-2023消泡剂。
进一步地，所述的分散剂包括PVP、904s等。
所述的低电位导电涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将100份环氧树脂溶解到50-100份溶剂中，加入2-5份增稠剂、1-3份增韧剂、20-40份低电位金属粉，使用高速分散机在1000-3000r/min下搅拌分散10-20min；加入10-30份轻质导电填料、分散剂0.1-1份、消泡剂0.1-0.1份，在1000-2000r/min下搅拌分散30-60min，补充挥发的溶剂，在500-1000r/min下继续搅拌分散2-10min，制得低电位导电涂料甲组份。
(2)将胺类固化剂20-50份与溶剂40-100份共混，混合均匀后得到低电位导电涂料乙组分。
(3)将甲、乙组分按质量比3:1-9:5混合均匀，得到低电位导电涂料。
所述的低电位导电涂料的使用方法，包括如下步骤：将低电位导电涂料喷涂或者刷涂于金属基材表面，得到低电位导电涂层。
钨或镍等等电位金属粉具有较低的电位和良好的导电性，本发明使用低电位金属钨粉(或镍粉等)和轻质导电填料按一定的比例共混，低电位的钨粉(或镍粉等)聚集在涂层底部与金属基材接触，降低电位，减缓腐蚀的发生，轻质导电填料聚集在表层，提供良好的表面导电性。本发明的低电位导电涂料，主要有如下优点：
(1)用部分轻质导电填料替代比重大的金属导电填料，降低导电填料的用量，节约成本；
(2)涂层表面具备高的导电性能，底层具备低的电位，减缓金属基材腐蚀的发生，延长涂层使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)取100g J51环氧树脂(安庆市光大树脂有限公司)溶于50g丁酯(国药集团化学试剂有限公司)中，加入2g有机膨润土(武汉捷德新材料科技有限公司)、1g邻苯二甲酸二丁酯(国药集团化学试剂有限公司)、20g金属钨粉(平均粒径约3μm)，在3000r/min的速度下搅拌分散10min；加入20g的镀银片状云母粉(银含量25％，粒径平均粒径约30μm)、0.5g PVP分散剂(国药集团化学试剂有限公司)、0.1g消泡剂Efka-2023，在1000r/min的速度下搅拌分散1h，补充挥发的溶剂，在1000r/min的速度下继续搅拌分散2min，制得低电位导电涂料甲组份。
(2)取20g胺类固化剂T31(湖北鑫润德化工有限公司)与40g丁酯共混，混合均匀后得到低电位导电涂料乙组分。
(3)将甲、乙组分按质量比3:1混合均匀，得到低电位导电涂料。将该低电位导电涂料喷涂或者刷涂于铝合金基材表面，制备得到低电位导电涂层，涂层厚度在50μm以下。
经四探针法测量，导电涂层的表面电阻为3Ω、电阻率为1*10-5Ω·m。使用电化学工作站测得导电涂层与铝合金间电位差为0.5V。参照标准GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测定涂层的耐盐雾性能，发现涂层在铝合金基材上耐盐雾性能可达300h。
结果表明，本实施例制备的低电位导电涂层兼具良好的导电性能和耐蚀性能。
实施例2
(1)取100g E51环氧树脂溶于50g丁酯中，加入2g有机膨润土、1g邻苯二甲酸二丁酯、20g金属钨粉(平均粒径约3μm)，在3000r/min的速度下搅拌分散10min；加入20g的镀银片状云母粉(银含量25％，粒径平均粒径约30μm)，0.5g PVP分散剂，0.1g Efka-2023消泡剂，在1000r/min的速度下搅拌分散1h，补充挥发的溶剂，在1000r/min的速度下继续搅拌分散2min，制得低电位导电涂料甲组份。
(2)取20g胺类固化剂T31与40g丁酯共混，混合均匀后得到低电位导电涂料乙组分。
(3)将甲、乙组分按质量比3:1混合均匀，得到低电位导电涂料。将该低电位导电涂料喷涂或者刷涂于铝合金基材表面，制备得到低电位导电涂层，涂层厚度在50μm以下。
经四探针法测量，导电涂层的表面电阻为2.9Ω、电阻率为9.3*10-6Ω·m。使用电化学工作站测得导电涂层与铝合金间电位差为0.51V。参照标准GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测定涂层的耐盐雾性能，发现涂层在铝合金基材上耐盐雾性能可达300h。
结果表明，本实施例制备的低电位导电涂层兼具良好的导电性能和耐蚀性能。
实施例3
(1)取100g J51环氧树脂溶于50g丁酯中，加入2g有机膨润土、1g邻苯二甲酸二丁酯、20g金属钨粉(平均粒径约3μm)，在3000r/min的速度下搅拌分散10min；加入20g的镀银片状云母粉(银含量25％，粒径平均粒径约30μm)，0.5g PVP分散剂，0.1g Efka-2023消泡剂，在1000r/min的速度下搅拌分散1h，补充挥发的溶剂，在1000r/min的速度下继续搅拌分散2min，制得低电位导电涂料甲组份。
(2)取50g胺类固化剂650与100g丁酯共混，混合均匀后得到低电位导电涂料乙组分。
(3)将甲、乙组分按质量比9:5混合均匀，得到低电位导电涂料。将该低电位导电涂料喷涂或者刷涂于铝合金基材表面，制备得到低电位导电涂层，涂层厚度在50μm以下。
经四探针法测量，导电涂层的表面电阻为4Ω、电阻率为1.5*10-5Ω·m。使用电化学工作站测得导电涂层与铝合金间电位差为0.48V。参照标准GB/T 1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测定涂层的耐盐雾性能，发现涂层在铝合金基材上耐盐雾性能可达300h。
结果表明，本实施例制备的低电位导电涂层兼具良好的导电性能和耐蚀性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低电位导电涂料，其特征在于：由质量比为3:1-9:5的甲组份和乙组份组成；
其中，甲组份主要由如下按质量份计的成分组成：环氧树脂100份，轻质导电填料10-30份，低电位金属粉20-40份，增韧剂1-3份，溶剂50-100份，增稠剂2-5份，消泡剂0.1-1份，分散剂0.1-1份；乙组份主要由如下按质量份计的成分组成：胺类固化剂20-50份，溶剂40-100份。
2.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的环氧树脂为E51、J51或601环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的胺类固化剂为650、D230或T31固化剂。
4.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的轻质导电填料包括表面镀银的片状云母粉、空心玻璃微珠、纤维、高分子微球。
5.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的低电位金属粉包括钨粉、镍粉。
6.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的增韧剂包括聚酯类增韧剂、邻苯二甲酸酯类增韧剂。
7.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的溶剂包括丁酯、丁酮。
8.根据权利要求1所述的低电位导电涂料，其特征在于：所述的增稠剂包括聚酰胺蜡、有机膨润土。
9.权利要求1-8任一项所述的低电位导电涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将100份环氧树脂溶解到50-100份溶剂中，加入2-5份增稠剂、1-3份增韧剂、20-40份低电位金属粉，使用高速分散机在1000-3000r/min下搅拌分散10-20min；加入10-30份轻质导电填料、分散剂0.1-1份、消泡剂0.1-0.1份，在1000-2000r/min下搅拌分散30-60min，补充挥发的溶剂，在500-1000r/min下继续搅拌分散2-10min，制得低电位导电涂料甲组份；
(2)将胺类固化剂20-50份与溶剂40-100份共混，混合均匀后得到低电位导电涂料乙组分；
(3)将甲、乙组分按质量比3:1-9:5混合均匀，得到低电位导电涂料。
10.权利要求1-8任一项所述的低电位导电涂料的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：将低电位导电涂料喷涂或者刷涂于金属基材表面，得到低电位导电涂层。
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