CN114231132A - 一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及地坪涂料技术领域，具体公开了一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆及其制备方法。其技术要点是：一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，包括单独保存、使用时按照重量比100:(1‑3)的A组分和B组分；所述A组分包括如下重量份数的原料：乙烯基树脂70‑76份、空干剂1‑2份、色浆8‑10份、蓝水1‑3份、填料4‑10份、阻燃剂2‑3份、导电剂0.5‑1份、防沉剂0.3‑0.5份；所述导电剂采用羧基化多壁碳纳米管和多壁碳纳米管组成的混合物；所述B组分为引发剂。本申请采用羧基化多壁碳纳米管与多壁碳纳米管进行混合分散，以提高其在乙烯基树脂体系中的分散性能，达到提高地坪面漆的整体强度和抗静电性能。

Description

一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆及其制备方法
技术领域
本申请涉及地坪涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆及其制备方法。
背景技术
静电的产生和积累会给生产、生活和科学活动带来诸多麻烦，甚至是灾难。由摩擦产生的静电荷如不能及时导出，会形成静电积累，有时静电压高达上万伏。地坪由于经常受摩擦，比其他建筑部位更易带电。静电的产生、积累和放电，会产生以下后果：环境中含有达到爆炸浓度的可燃性气体、粉尘时，引起爆炸和燃烧事故；静电放电时产生的电磁波可能干扰精密电子仪器的工作，甚至造成自动化电子设备的误动作。
通常，抗静电地面在使用期内，抗静电地面最优电阻值应稳定在大于106Ω、小于109Ω的范围之内。乙烯基防腐地坪具有高耐腐蚀性，因而在很多领域如化工厂、实验室、电镀厂等场地得到广泛应用，但是乙烯基酯树脂固化后具有极高的绝缘性，乙烯基地坪表面电阻值可达到1012Ω以上，极易形成静电积累。
针对上述中的相关技术，发明人认为使用范围较广的乙烯基地坪在抗静电性能方面依然有待提升，以适用于对抗静电能力要求更高的特殊场合。
发明内容
为了提高乙烯基防腐地坪的抗静电能力，本申请提供一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，采用如下的技术方案：一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，包括单独保存、使用时按照重量比100:(1-3)的A组分和B组分；
所述A组分包括如下重量份数的原料：乙烯基树脂70-76份、空干剂1-2份、色浆8-10份、蓝水1-3份、填料4-10份、阻燃剂2-3份、导电剂0.5-1份、防沉剂0.3-0.5份；
所述导电剂采用羧基化多壁碳纳米管和多壁碳纳米管组成的混合物；
所述B组分为引发剂。
通过采用上述技术方案，乙烯基树脂采用上纬901-P，由双酚A环氧树脂和甲基丙烯酸通过开环加成化学反应制成是一种变性的环氧树脂，分子链两端为不饱和双键，化学性质极其活泼，能迅速固化，采用甲基丙烯酸合成，酯键边的甲基可起保护作用，提高耐水解性，树脂含键量少，其耐碱性提高。
碳纳米管具有超强力学性能和良好的电性能，但是碳纳米管具有较大的长径比和比表面积，分散性极差，这些缺陷限制了碳纳米管在地坪面漆中作为导电剂的应用。本申请采用具有强氧化性的混合酸对碳纳米管进行处理，处理后的碳纳米管管长变短，混合酸破坏和剪断了碳纳米管，并在破坏点接枝大量羧基和羟基。表面接枝有羧基和羟基的的碳纳米管与未处理的碳纳米管混合后，能够相互作用形成网络结构，变得分散有序，此外，羧酸化碳纳米管还能够与乙烯基树脂发生共价键结合，提高相容性和分散性。
进一步优选为，所述羧基化多壁碳纳米管与多壁碳纳米管的重量比为(1.5-2):1。
通过采用上述技术方案，将羧基化多壁碳纳米管与多壁碳纳米管的重量比控制在上述比例，导电剂具有最好的分散性能，添加到地坪涂料中后，得到的地坪具有优良的导静电性和较高的强度。
进一步优选为，所述导电剂的制备步骤为：
S1，采用硝酸和硫酸组成的混合酸对多壁碳纳米管进行浸泡，并经过超声分散、加热、去离子水洗涤、干燥后，得到羧基化多壁碳纳米管；
S2，依次将羧基化多壁碳纳米管和多壁碳纳米管加入到去离子水中，并经过超声分散，得到导电剂。
通过采用上述技术方案，硝酸和硫酸组成的混合酸具有强氧化性，不仅可以溶解金属杂质，且能够切断多壁碳纳米管，使得多壁碳纳米管羧基化，超声分散和加热等步骤均是为了能够使得多壁碳纳米管充分酸化和羧基化。
进一步优选为，步骤S2中，所述羧基化多壁碳纳米管加入到去离子水中，经过超声分散、离心过滤后，再加入多壁碳纳米管，并经过超声分散，得到导电剂。
通过采用上述技术方案，羧基化多壁碳纳米管制备之后，再经过超声分散和离心过滤，可去除一些不溶杂质，提高最终导电剂的纯度。
进一步优选为，所述防沉剂为气相二氧化硅、有机膨润土和聚酰胺蜡中的一种或多种的混合物。
通过采用上述技术方案，气相二氧化硅疏松多孔，表面积大，能和树脂、颜填料之间形成物理键合，使各组分达到均一效果；聚酰胺蜡，其通过溶剂的有效活化，在油漆中能形成强大的网络结构；有机膨润土，是一种无机矿物/有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的片层状结构及其能在溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成，其能在树脂中形成凝胶而具有良好的触变性；通过加入上述3种防沉剂能有效防止填料和颜料的沉降。
进一步优选为，所述阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯醚和聚磷酸铵中的一种或多种的混合物。
通过采用上述技术方案，三氧化二锑，其化学式为Sb2O3，白色粉末。由辉锑矿煅烧氧化生成物Sb2O3，进行提纯除去砷和铁，再以炭还原成金属锑，进一步熔炼提纯，再氧化得纯Sb2O3。其在燃烧初期，首先熔融，在材料表面形成保护膜隔绝空气，通过内部吸热反应降低燃烧温度；在高温状态下被气化，稀释空气氧浓度从而起到阻燃作用。
进一步优选为，所述乙烯基树脂采用上纬901-P预促型乙烯基树脂，所述引发剂采用过氧化甲乙酮。
通过采用上述技术方案，上纬901-P由双酚A环氧树脂和甲基丙烯酸通过开环加成化学反应制成是一种变性的环氧树脂，分子链两端为不饱和双键，化学性质极其活泼，能迅速固化，采用甲基丙烯酸合成，酯键边的甲基可起保护作用，提高耐水解性，树脂含键量少，其耐碱性提高。过氧化甲乙酮为一种有机油状液体，俗称白水，是乙烯基树脂的高效固化剂。
进一步优选为，所述蓝水采用环烷酸钴。
通过采用上述技术方案，蓝水主要成分为环烷酸钴，又名萘酸钴，常用于不饱和聚酯树脂的促进剂和氧化反应的催化剂。蓝水的加入，能大大提高漆料的反应速度，加快硬度提升。
进一步优选为，所述填料采用方解石矿粉。
通过采用上述技术方案，方解石矿粉的加入可以改善地坪面漆的粘度和施工性能，且能降低地坪面漆的制造成本。
第二方面，本申请提供一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆的制备方法，包括如下步骤：
A组分制备：将乙烯基树脂、空干剂、蓝水混合并搅拌均匀，加入防沉剂，继续搅拌均匀，加入填料和阻燃剂，继续搅拌均匀，加入色浆调色，加入导电剂，搅拌均匀，灌装；
B组分成品直接单独分装；
A组分、B组分按照重量比100:(1-3)混合搅拌均匀后，即得到可直接使用的抗静电乙烯基防腐地坪面漆。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
(1)本申请采用羧基化多壁碳纳米管和未经过处理的羧基化多壁碳纳米管混合分散，制备得到导电剂，不仅具有碳纳米管的优良导电性，且分散性较好，不影响地坪面漆粘度和固化后的表观、硬度；
(2)本申请采用硝酸和硫酸组成的混合酸对多壁碳纳米管进行处理，利用混合酸的强氧化性，能够切断多壁碳纳米管，并在其表面接枝羧基，处理效果较好。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请各制备例中所用的多壁碳纳米管的管径为8-20nm，长度为10-25μm，层数3-10层。
本申请所用蓝水购自济南万得丰环保科技有限公司；
过氧化甲乙酮购自淄博钰锦商贸有限公司；
方解石矿粉购自宜都银石碳酸钙有限公司；
空干剂为工业蜡液，购自济南彬琪化工有限公司；
色浆购自廊坊晨坤化工建材有限公司。
本申请各实施例、对比例中所测试用的依据标准如下：
GB/T 1728-1979漆膜、腻子膜干燥时间测定法；
GB/T 2411-1980涂膜邵氏硬度测定法；
GB/T 1768-79漆膜耐磨性测定法；
GB/T 1733-1933漆膜耐水性测试方法；
GB/T 1734-1993漆膜耐油性测试方法；
GB/T 9274-1988漆膜耐酸性测试方法；
GB/T 9274-1988漆膜耐碱性测试方法
GB/T 9286-1998涂层附着力测试方法；
GB50515-2010导(防)静电地面设计规范；
技术要求如下表所示。
Figure BDA0003410547160000041
Figure BDA0003410547160000051
制备例
制备例1
导电剂制备方法：
S1，将68wt％硝酸和98wt％硫酸按照体积比1:3进行混合，得到混合酸，然后将多壁碳纳米管加入到混合酸中，超声分散30min，于60℃下搅拌1.5h，过滤后采用去离子水反复洗涤至中性，80℃下真空干燥12h，得到羧基化多壁碳纳米管；
S2，将羧基化多壁碳纳米管、多壁碳纳米管和去离子水按照1mg:1mg:3mL的比例，将羧基化多壁碳纳米管加入到去离子水中，超声分散30min，再离心15min，过滤得到羧基化多壁碳纳米管水溶液，将多壁碳纳米管加入到羧基化多壁碳纳米管水溶液中，超声分散30min，过滤，60℃下烘干并研磨至无团块出现，得到导电剂。
制备例2
与制备例1的不同之处在于，导电剂在制备过程中，羧基化多壁碳纳米管、多壁碳纳米管和去离子水的比例为1.5mg:1mg:3mL。
制备例3
与制备例1的不同之处在于，导电剂在制备过程中，羧基化多壁碳纳米管、多壁碳纳米管和去离子水的比例为1.8mg:1mg:3mL。
制备例4
与制备例1的不同之处在于，导电剂在制备过程中，羧基化多壁碳纳米管、多壁碳纳米管和去离子水的比例为2mg:1mg:3mL。
制备例5
与制备例1的不同之处在于，导电剂在制备过程中，羧基化多壁碳纳米管、多壁碳纳米管和去离子水的比例为2.3mg:1mg:3mL。
实施例
实施例1
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，通过如下步骤制备获得：
A组分制备：将74.5kg乙烯基树脂、1.5kg空干剂、1kg蓝水投入搅拌釜中，于500rpm/min转速下搅拌均匀，加入0.5kg防沉剂，调速至1000rpm/min继续搅拌10min，加入8kg填料和3kg阻燃剂，继续分散30min后加入10kg色浆调色，颜色确定后刮细度，小于40μm加入0.5kg导电剂，于1000rpm/min下继续分散20min，出料灌装。
B组分成品直接单独分装；
A组分、B组分可按照重量比100:(1-3)混合搅拌均匀后进行使用，本实施例仅以A组分、B组分按照重量比100:3进行举例说明，最终得到可直接使用的抗静电乙烯基防腐地坪面漆。
本实施例中的乙烯基树脂具体采用上纬901-P预促型乙烯基树脂，B组分采用过氧化甲乙酮作为引发剂，填料采用方解石矿粉。
防沉剂可采用气相二氧化硅、有机膨润土和聚酰胺蜡中的一种或多种的混合物，本实施例具体以气相二氧化硅举例说明。
阻燃剂可采用三氧化二锑、十溴二苯醚和聚磷酸铵中的一种或多种的混合物，本实施例具体以三氧化二锑举例说明。
本实施例采用的导电剂由制备例1制备得到。
实施例2
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例1的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由制备例2制备得到。
实施例3
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例1的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由制备例3制备得到。
实施例4
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例1的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由制备例4制备得到。
实施例5
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例1的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由制备例5制备得到。
性能测试
对实施例1-5制备得到的地坪面漆进行性能测试，测试结果计入下表中。
Figure BDA0003410547160000071
由上述测试结果可以看出，实施例1-5制备的地坪面漆均能达到相关技术要求，且具有良好的抗静电性、阻燃性和机械性能。
从体积电阻、表面电阻的测试结果来看，实施例3的导电性能最好，说明按照制备例3制备得到的导电剂，应用到乙烯基地坪面漆中，具有最好的抗静电性能。
从邵氏硬度D、耐磨性的测试结果来看，实施例1-5的硬度和耐磨性能先呈增长再下降，实施例4测试结果为最优。这说明导电剂的加入能够影响地坪面漆的整体硬度和耐磨性，这可能是因为多壁碳纳米管羧基化后能够与乙烯基树脂之间形成共价键结合，相应提高地坪面漆机械强度。碳纳米管本身具有较高的硬度和韧性，酸化处理会使得碳纳米管发生切断、破碎现象，羧基化多壁碳纳米管占比较高反而会带来地坪面漆机械强度的下降。
综合考虑抗静电性能和机械强度性能，实施例3为最优实施例。
对比制备例
对比制备例1
与制备例3的不同之处在于，导电剂采用未经过酸化处理的多壁碳纳米管。
对比制备例2
导电剂制备方法：
S1，与制备例3的S1相同；
S2，将羧基化多壁碳纳米管和去离子水按照2.8mg:3mL的比例，将羧基化多壁碳纳米管加入到去离子水中，超声分散30min，再离心15min，过滤得到羧基化多壁碳纳米管水溶液，60℃下烘干并研磨至无团块出现，得到导电剂。
对比制备例3
导电剂制备方法：
S1，将多壁碳纳米管加入到68wt％硝酸中，超声分散30min，于60℃下搅拌1.5h，过滤后采用去离子水反复洗涤至中性，80℃下真空干燥12h，得到羧基化多壁碳纳米管；
S2，与制备例3的S2相同。
对比例
对比例1
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例3的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由对比制备例1制备得到。
对比例2
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例3的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由对比制备例2制备得到。
对比例3
一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，与实施例3的不同之处在于，本实施例采用的导电剂由对比制备例3制备得到。
性能测试
对对比例1-3制备得到的地坪面漆进行性能测试，测试结果计入下表中。
Figure BDA0003410547160000091
由上述测试结果可以看出，对比例1-3制备的地坪面漆的抗静电性能、邵氏硬度D和耐磨性均明显差于实施例3，其中对比例1-2的测试结果最差。
对比例1中采用未酸化的多壁碳纳米管作为导电剂，其团聚现象严重，无法在涂料体系中分散均匀，导致最终制备的地坪涂料具有较差的导电性能和强度。
对比例2中仅采用羧基化多壁碳纳米管作为导电剂，虽然其分散性较好，但是酸化后的多壁碳纳米管完全破裂和切断，其导电性能和强度明显下降，这也说明了采用部分未羧基化的多壁碳纳米管进行混合分散，可以弥补这种缺陷。
对比例3中采用硝酸替代混合酸对多壁碳纳米管进行酸化处理，硝酸最大的作用仅能对金属等杂质进行沉淀去除和分散碳纳米管，无法像具有强氧化性的混合酸一样，可以剪断碳纳米管并接枝羧基，使得羧基化多壁碳纳米管不仅可以提高自身分散性，还可以与乙烯基树脂形成共价键，而进一步提高相容性、分散性，提高地坪面漆抗静电性能和强度。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，包括单独保存、使用时按照重量比100:(1-3)的A组分和B组分；
所述A组分包括如下重量份数的原料：乙烯基树脂70-76份、空干剂1-2份、色浆8-10份、蓝水1-3份、填料4-10份、阻燃剂2-3份、导电剂0.5-1份、防沉剂0.3-0.5份；
所述导电剂采用羧基化多壁碳纳米管和多壁碳纳米管组成的混合物；
所述B组分为引发剂。
2.根据权利要求1所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述羧基化多壁碳纳米管与多壁碳纳米管的重量比为(1.5-2):1。
3.根据权利要求2所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述导电剂的制备步骤为：
S1，采用硝酸和硫酸组成的混合酸对多壁碳纳米管进行浸泡，并经过超声分散、加热、去离子水洗涤、干燥后，得到羧基化多壁碳纳米管；
S2，依次将羧基化多壁碳纳米管和多壁碳纳米管加入到去离子水中，并经过超声分散，得到导电剂。
4.根据权利要求3所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，步骤S2中，所述羧基化多壁碳纳米管加入到去离子水中，经过超声分散、离心过滤后，再加入多壁碳纳米管，并经过超声分散，得到导电剂。
5.根据权利要求1所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述防沉剂为气相二氧化硅、有机膨润土和聚酰胺蜡中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑、十溴二苯醚和聚磷酸铵中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述乙烯基树脂采用上纬901-P预促型乙烯基树脂，所述引发剂采用过氧化甲乙酮。
8.根据权利要求1所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述蓝水采用环烷酸钴。
9.根据权利要求1所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆，其特征在于，所述填料采用方解石矿粉。
10.一种权利要求1-9任一项所述的抗静电乙烯基防腐地坪面漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A组分制备：将乙烯基树脂、空干剂、蓝水混合并搅拌均匀，加入防沉剂，继续搅拌均匀，加入填料和阻燃剂，继续搅拌均匀，加入色浆调色，加入导电剂，搅拌均匀，灌装；
B组分成品直接单独分装；
A组分、B组分按照重量比100:(1-3)混合搅拌均匀后，即得到可直接使用的抗静电乙烯基防腐地坪面漆。
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