CN114395303A - 一种抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及导电涂料技术领域，尤其涉及一种抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法。该抗静电水性光固化导电涂料，由包括以下重量份数的原料制备得到：水性紫外光固化树脂20～30份、石墨烯0.5～1份、导电炭黑0.5～1份、偶联剂1～3份、水性流平剂0.5～0.8份、光引发剂0.2～0.3份、水20～35份。本发明通过选择合适的偶联剂，使得石墨烯与导电炭黑在涂料体系中，具有良好的分散效果，且可以长期保持稳定。并且，不用事先对石墨烯或导电炭黑进行改性，极大的降低了抗静电水性光固化导电涂料的制备成本，简化了抗静电水性光固化导电涂料的制备步骤。

Description

一种抗静电水性光固化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，尤其涉及一种抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法。
背景技术
许多材料在使用过程中容易产生静电积累，如航天航空、石油化工、通讯、电子器械以及军事工业等领域，静电的积累会造成吸尘、电击等，进而导致恶性事故发生，比如静电会引起生产障碍、爆炸和火灾等。现有技术是将提前制备的导电填料添加到光固化体系中以增加涂料的电导率，达到抗静电的效果。
现有的抗静电涂料在制备过程中，常在涂料中加入无机导电材料，如银、镍、铜等贵重金属，但是使用上述无机导电材料的成本较高，不适用大规模工业化生产。而使用导电炭黑作为无机导电材料又存在着分散效果差，或使用前需要对导电炭黑进行改性，制备成炭黑聚合物，来改善炭黑的分散性，达到添加量少导电性能好的效果。但是，对导电炭黑进行改性来达到较好导电效果的方案，需要事先制备改性导电炭黑，存在抗静电水性光固化导电涂料制备过程复杂、制备成本高的技术缺陷。
因此，如何提供一种制备成本低、制备过程简单、储存时间长、抗静电效果好的抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种抗静电水性光固化导电涂料，由包括以下重量份数的原料制备得到：水性紫外光固化树脂20～30份、石墨烯0.5～1份、导电炭黑0.5～1份、偶联剂1～3份、水性流平剂0.5～0.8份、光引发剂0.2～0.3份、水20～35份。
优选的，所述水性紫外光固化树脂为PE55WIN水性树脂、IRR 210水性树脂或LR8765水性树脂。
优选的，所述石墨烯的粒径为50～200nm。
优选的，所述偶联剂为水性钛酸酯偶联剂或水性硅烷偶联剂。
优选的，所述水性流平剂为TEGOWet270、TEGOWet280、BYK-UV3530中的一种或多种。
优选的，所述光引发剂为Irgacure184、Darocur1173、Doublecure575中的一种或多种。
本发明还提供了一种上述抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯、导电炭黑与部分水性紫外光固化树脂、部分水混合后球磨，得到混合溶液；
(2)将混合溶液、偶联剂、水性流平剂、光引发剂以及剩余的水性紫外光固化树脂、剩余水在避光条件下混合，即得抗静电水性光固化导电涂料。
优选的，所述步骤(1)加入的水性紫外光固化树脂为水性紫外光固化树脂总质量的20～30％，加入的水为水总质量的10～20％。
优选的，所述步骤(1)球磨的时间为10～14h，球磨转速为200～300r/min。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下的有益效果：
本发明提供了一种抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法，本发明通过选择合适的偶联剂，使得石墨烯与导电炭黑在涂料体系中，具有良好的分散效果，且可以长期保持稳定。并且，不用事先对石墨烯或导电炭黑进行改性，极大的降低了抗静电水性光固化导电涂料的制备成本，简化了抗静电水性光固化导电涂料的制备步骤。本发明制备的抗静电水性光固化导电涂料涂覆后薄膜表面电导率测试为6.3×10-4～4.5×10-3S/cm，且放置6个月后，无明显的分层现象。
具体实施方式
本发明提供了一种抗静电水性光固化导电涂料，由包括以下重量份数的原料制备得到：水性紫外光固化树脂20～30份、石墨烯0.5～1份、导电炭黑0.5～1份、偶联剂1～3份、水性流平剂0.5～0.8份、光引发剂0.2～0.3份、水20～35份，优选为水性紫外光固化树脂23～28份、石墨烯0.6～0.8份、导电炭黑0.6～0.8份、偶联剂1.5～2.5份、水性流平剂0.6～0.7份、光引发剂0.2～0.25份、水22～30份。
在本发明中，所述水性紫外光固化树脂优选为PE55WIN水性树脂、IRR210水性树脂或LR8765水性树脂，进一步优选为IRR 210水性树脂。
在本发明中，所述石墨烯的粒径优选为50～200nm，进一步优选为100～150nm。
在本发明中，所述偶联剂优选为水性钛酸酯偶联剂或水性硅烷偶联剂，进一步优选为水性钛酸酯偶联剂。
在本发明中，所述水性流平剂优选为TEGOWet270、TEGOWet280、BYK-UV3530中的一种或多种，进一步优选为TEGOWet280。
在本发明中，所述光引发剂优选为Irgacure184、Darocur1173、Doublecure575中的一种或多种，进一步优选为Darocur1173。
本发明还提供了一种上述抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯、导电炭黑与部分水性紫外光固化树脂、部分水混合后球磨，得到混合溶液；
(2)将混合溶液、偶联剂、水性流平剂、光引发剂以及剩余的水性紫外光固化树脂、剩余水在避光条件下混合，即得抗静电水性光固化导电涂料。
在本发明中，所述步骤(1)加入的水性紫外光固化树脂为水性紫外光固化树脂总质量的20～30％，优选为22～25％；加入的水为水总质量的10～20％，优选为15～18％。
在本发明中，所述步骤(1)球磨的时间优选为10～14h，进一步优选为11～13h；球磨转速优选为200～300r/min，进一步优选为220～240r/min。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。在本发明实施例中所述的“份”均表示“重量份”。
实施例1
一种抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.6份粒径为60nm石墨烯、0.7份导电炭黑与5份水性紫外光固化树脂、4份水混合后在200r/min转速下球磨11h，得到混合溶液；
(2)将混合溶液、1.6份钛酸酯偶联剂ZJ-311W、0.7份TEGOWet270、0.2份Irgacure184以及17份水性紫外光固化树脂、22份水混合后，在避光条件下搅拌均匀，即得抗静电水性光固化导电涂料，将水性抗静电光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为7.3×10-4S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，无明显的分层现象。
实施例2
一种抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.8份粒径为100nm石墨烯、0.9份导电炭黑与8份水性紫外光固化树脂、6份水混合后在220r/min转速下球磨12h，得到混合溶液；
(2)将混合溶液、2份钛酸酯偶联剂ZJ-311W、0.7份TEGOWet280、0.3份Darocur1173以及21份水性紫外光固化树脂、25份水混合后，在避光条件下搅拌均匀，即得抗静电水性光固化导电涂料，将水性抗静电光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为4.5×10-3S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，无明显的分层现象。
实施例3
一种抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份粒径为160nm石墨烯、0.6份导电炭黑与7份水性紫外光固化树脂、3份水混合后在280r/min转速下球磨14h，得到混合溶液；
(2)将混合溶液、3份钛酸酯偶联剂ZJ-311W、0.8份BYK-UV3530、0.3份Doublecure575以及16份水性紫外光固化树脂、26份水混合后，在避光条件下搅拌均匀，即得抗静电水性光固化导电涂料，将水性抗静电光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为6.3×10-4S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，无明显的分层现象。
实施例4
实施例4与实施例2的区别在于实施例4使用的偶联剂为水性硅烷偶联剂KH-460，制备的水性抗静电型光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为5.6×10-5S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，无明显的分层现象。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于不含有石墨烯，且导电炭黑的用量为1.7份，制备的水性抗静电光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为7.9×10-8S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，无明显的分层现象。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于不含有石墨烯，且导电炭黑的用量为5.6份，制备的水性抗静电光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为5.7×10-4S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，有轻微的分层现象。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于不含有导电炭黑，且石墨烯的用量为1.7份，制备的水性抗静电光固化涂料涂敷于聚四氟乙烯的模板上，使用紫外灯固化后，薄膜表面电导率测试为8.6×10-8S/cm，制得的抗静电水性光固化导电涂料放置6个月后，无明显的分层现象。
由以上实施例可知，本发明提供了一种抗静电水性光固化导电涂料及其制备方法，本发明通过选择合适的偶联剂，使得石墨烯与导电炭黑在涂料体系中，具有良好的分散效果，且可以长期保持稳定。并且，不用事先对石墨烯或导电炭黑进行改性，极大的降低了抗静电水性光固化导电涂料的制备成本，简化了抗静电水性光固化导电涂料的制备步骤。本发明制备的抗静电水性光固化导电涂料涂覆后薄膜表面电导率测试为6.3×10-4～4.5×10-3S/cm，且放置6个月后，无明显的分层现象。
由本发明的实施例和对比例可知，石墨烯与导电炭黑之间存在一定的协同作用，单独使用石墨烯和导电炭黑制备的抗静电水性光固化导电涂料导电率较低，抗静电效果不理想；而为达到较高的导电率，加大导电炭黑的用量，长期保存会存在分层现象，且会提高抗静电水性光固化导电涂料的制备成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种抗静电水性光固化导电涂料，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备得到：水性紫外光固化树脂20～30份、石墨烯0.5～1份、导电炭黑0.5～1份、偶联剂1～3份、水性流平剂0.5～0.8份、光引发剂0.2～0.3份、水20～35份。
2.根据权利要求1所述的一种抗静电水性光固化导电涂料，其特征在于，所述水性紫外光固化树脂为PE55WIN水性树脂、IRR 210水性树脂或LR8765水性树脂。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗静电水性光固化导电涂料，其特征在于，所述石墨烯的粒径为50～200nm。
4.根据权利要求3所述的一种抗静电水性光固化导电涂料，其特征在于，所述偶联剂为水性钛酸酯偶联剂或水性硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种抗静电水性光固化导电涂料，其特征在于，所述水性流平剂为TEGOWet270、TEGOWet280、BYK-UV3530中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种抗静电水性光固化导电涂料，其特征在于，所述光引发剂为Irgacure184、Darocur1173、Doublecure575中的一种或多种。
7.权利要求1～6任一项所述的一种抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将石墨烯、导电炭黑与部分水性紫外光固化树脂、部分水混合后球磨，得到混合溶液；
(2)将混合溶液、偶联剂、水性流平剂、光引发剂以及剩余的水性紫外光固化树脂、剩余水在避光条件下混合，即得抗静电水性光固化导电涂料。
8.根据权利要求7所述的一种抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)加入的水性紫外光固化树脂为水性紫外光固化树脂总质量的20～30％，加入的水为水总质量的10～20％。
9.根据权利要求7或8所述的一种抗静电水性光固化导电涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)球磨的时间为10～14h，球磨转速为200～300r/min。
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