CN114525067A - 一种耐高温防静电涂料、制备方法及应用 - Google Patents

一种耐高温防静电涂料、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂10‑30份、聚酰胺树脂10‑30份、溶剂20‑50份、导电云母粉5‑30份、纳米金属填料2‑10份、固化剂2‑10份、分散剂2‑10份、稳定剂2‑8份，经过备料，将环氧树脂和聚酰胺酸树脂分散在溶剂中，得到混合树脂分散液；往混合树脂分散液中加入导电云母粉、纳米金属填料和分散剂，得到分散均匀的混合物；往混合物中加入固化剂，分散，得到防静电涂料。本发明制备得到的涂料，通过导电云母粉和纳米铜棒的加入，大大提升了涂料的防静电能力，同时涂料在高温条件下也具有很好的附着力，可应用在薄膜基材上。

Description

一种耐高温防静电涂料、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及到一种耐高温防静电涂料、制备方法及应用。
背景技术
静电，是一种处于静止状态的电荷或者可认为是不流动的电荷，而实际上静电并不是静止的电，是宏观上暂时停留在某处的电。在橡胶和塑料薄膜行业上常说的静电，电荷更是可高达10多万伏。静电危害有：1、静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质；2、有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。
在ANSI/ESD 541-2008标准中，涂层的表面电阻值要求≥104且＜1011Ω，则为防静电体(涂层)。采用防静电涂料，能在10-2秒的短时间内，导泄静电压积蓄，避免产生放电引起火警或破坏电子元器件的事故。
在高温环境或高温高压下，防静电涂料容易发生脱落、老化、氧化、熔融或蒸发等现象，导致防静电性能变差或消失，元器件在高温作业环境下易损坏。
专利CN110746802A公开了一种UV固化耐高温抗静电涂料及制备方法，该涂料耐高温性能较差；专利CN2018104119145公开了一种防静电涂层漆及其涂刷方法，该涂层漆为多层结构，工艺复杂。
因此当前亟需一种耐高温、附着力等性能符合高温作业要求，且具有防静电的涂料、制备方法及应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种耐高温防静电涂料、制备方法及应用，制备出的涂料，具有优异的防静电性能和耐高温性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0003436900180000021
优选的，所述稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、二盐基亚磷酸铅、二盐基亚磷酸铅中的一种或者任几种；具体分散剂的重量份可选择2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份。
优选的，所述分散剂为氟表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚改性有机硅中的一种或者任几种；具体分散剂的重量份可选择2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。
优选的，所述固化剂选自有机酸、酸酐、芳香族多胺和脂肪族多胺的中一种或者任几种；具体固化剂的重量份可选择2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。
优选的，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或者任几种。具体溶剂的重量份可选择20份、23份、25份、30份、36份、40份、41份、47份、50份。
优选的，聚酰胺树脂的胺值为200-260KOHmg/g。环氧树脂的环氧当量为210-280g/eq，涂料的耐高温性能，由环氧树脂和聚酰胺树脂共同提供。
优选的，纳米金属填料包括线、片、棒等形状的银、铜、锌等。具体纳米金属填料的重量份可选择2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份。涂料的防静电性能，由导电云母粉和纳米金属填料共同提供。使用纳米金属填料和导电云母粉复配，比单独使用纳米金属填料或者导电云母粉效果更好，纳米金属填料和导电云母粉之间可以形成电子传递，少量混合添加使用便具有更好的抗静电性。
在本发明中，聚酰胺树脂是分子中具有-CONH结构的缩聚型高分子化合物，它通常由二元酸和二元胺经缩聚而得。聚酰胺树脂最突出的优点为软化点的范围特别窄，而不象其它热塑性树脂那样,有一个逐渐固化或软化的过程，当温度稍低于熔点时就引起急速地固化；环氧树脂是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物，由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。
因此通过上述的技术方案，本发明中，加入的环氧树脂中含有刚性的苯环结构，可增强树脂的耐热性能；加入的聚酰胺树脂和环氧树脂结晶度较高，分子间作用力大，可增强耐温性能通过环氧树脂和聚酰胺树脂；聚酰胺树脂和环氧树脂，在固化剂的作用下发生了交联反应，分子体系的整体交联度提高了；此外还加入了稳定剂，消除涂料热降解的引发源，消除所有对非链断裂热降解反应具有催化作用的物质，使得制备得到的涂料性能比较稳定。
同样，本发明也提供了一种耐高温防静电涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、备料，将环氧树脂和聚酰胺酸树脂分散在溶剂中，分散速度为800-1000rpm，搅拌分散30-50min，得到混合树脂分散液；
S2、往步骤S1的混合树脂分散液中加入导电云母粉、纳米金属填料、稳定剂和分散剂，高速分散速度为1800-3000rpm，搅拌分散30-60min，得到分散均匀的混合物；
S3、往步骤S2的混合物中加入固化剂，高速分散速度为1500-2000rpm，搅拌分散20-30min，得到防静电涂料。
上述制备得到的防静电涂料，使用方法为：
使用线棒涂布器或四方湿膜涂布器在薄膜基材上刮涂防静电涂料，使其平铺在薄膜基材上，刮涂完成的湿膜和薄膜基材放置在150℃的烘箱中烘烤20-30min。
进一步的，所述薄膜基材为PET、PTFE、PI、PP、PE、OPP膜的中的任一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明的耐高温防静电涂料在使用时，形成的涂层在300℃高温环境下放置4h，表面电阻较稳定，且依旧具有优异的防静电性能和附着力；而现有技术防静电涂料在200℃以上高温环境下放置0.5小时，则表面阻抗损失严重以致失去防静电功能。
2、本发明的耐高温防静电在使用时，形成的涂层经过压力为0.5MPa、温度为260℃的热压机下热压0.5h后，涂层未被破坏、表面电阻较稳定，且依旧具有优异的防静电性能和附着力；
3、本发明的耐高温防静电涂料主要由透明树脂和低比例助剂构成，制得的涂料为半透明状态，具有透光性能，而且制备工艺简单，成本低，易于工业化生产。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0003436900180000051
其中，环氧树脂为市售的商品号为FB3800的树脂,聚酰胺树脂为市售的商品号为121的树脂，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30。聚酰胺树脂的胺值为240KOHmg/g。环氧树脂的环氧当量为255g/eq。
将FB3800和121分散在二甲基乙酰胺中，分散速度为1000rpm，搅拌分散30min，得混合树脂分散液；
往混合树脂分散液中加入导电云母粉、纳米铜棒、硬脂酸锌和聚乙烯吡咯烷酮，高速分散速度为2500rpm，搅拌分散40min，得分散均匀的混合物；混合物中加入酸酐，高速分散速度为2000rpm，搅拌分散20min，得防静电涂料。将防静电涂料用50#四方涂布器涂覆于50#PET片材表面，放置在150℃的烘箱中烘烤20min。
实施例2
一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0003436900180000061
其中，环氧树脂为市售的商品号为FB3800的树脂,聚酰胺树脂为市售的商品号为121的树脂，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30。聚酰胺树脂的胺值为200KOHmg/g。环氧树脂的环氧当量为210g/eq；
将FB3800和121分散在二甲基乙酰胺中，分散速度为1000rpm，搅拌分散30min，得混合树脂分散液；
往混合树脂分散液中加入导电云母粉、纳米铜棒、硬脂酸钙和聚乙烯吡咯烷酮，高速分散速度为2500rpm，搅拌分散40min，得分散均匀的混合物；混合物中加入酸酐，高速分散速度为2000rpm，搅拌分散20min，得防静电涂料。将防静电涂料用50#四方涂布器涂覆于50#PET片材表面，放置在150℃的烘箱中烘烤24min。
实施例3
一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0003436900180000062
Figure BDA0003436900180000071
其中，环氧树脂为市售的商品号为FB3800的树脂,聚酰胺树脂为市售的商品号为121的树脂，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30。
将FB3800和121分散在二甲基乙酰胺中，分散速度为1000rpm，搅拌分散30min，得混合树脂分散液；聚酰胺树脂的胺值为260KOHmg/g。环氧树脂的环氧当量为280g/eq；
往混合树脂分散液中加入导电云母粉、纳米铜棒、硬脂酸钙和聚乙烯吡咯烷酮，高速分散速度为2500rpm，搅拌分散40min，得分散均匀的混合物；混合物中加入酸酐，高速分散速度为2000rpm，搅拌分散20min，得防静电涂料。将防静电涂料用50#四方涂布器涂覆于50#PET片材表面，放置在150℃的烘箱中烘烤30min。
对比例1
一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0003436900180000072
其中，环氧树脂为市售的商品号为FB3800的树脂,聚酰胺树脂为市售的商品号为121的树脂，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30。聚酰胺树脂的胺值为210KOHmg/g。环氧树脂的环氧当量为230g/eq；
将FB3800和121分散在二甲基乙酰胺中，分散速度为1000rpm，搅拌分散30min，得混合树脂分散液；
往混合树脂分散液中加入导电云母粉、硬脂酸钙和聚乙烯吡咯烷酮，高速分散速度为2500rpm，搅拌分散40min，得分散均匀的混合物；混合物中加入酸酐，高速分散速度为2000rpm，搅拌分散20min，得防静电涂料。将防静电涂料用50#四方涂布器涂覆于50#PET片材表面，放置在150℃的烘箱中烘烤25min。
对比例2
一种耐高温防静电涂料，包括以下重量份的原料：
Figure BDA0003436900180000081
其中，环氧树脂为市售的商品号为FB3800的树脂,聚酰胺树脂为市售的商品号为121的树脂，聚乙烯吡咯烷酮的型号为K30。聚酰胺树脂的胺值为255KOHmg/g。环氧树脂的环氧当量为274g/eq；
将FB3800和121分散在二甲基乙酰胺中，分散速度为1000rpm，搅拌分散30min，得混合树脂分散液；
往混合树脂分散液中加入纳米铜棒、硬脂酸钙和聚乙烯吡咯烷酮，高速分散速度为2500rpm，搅拌分散40min，得分散均匀的混合物；混合物中加入酸酐，高速分散速度为2000rpm，搅拌分散20min，得防静电涂料。将防静电涂料用50#四方涂布器涂覆于50#PET片材表面，放置在150℃的烘箱中烘烤25min。
性能检测：使用表面电阻测试仪(施耐德SL-030)测试涂层常温熟化24h、300℃高温熟化4h和压力0.5MPa、温度260℃的热压机下热压0.5h后的表面电阻值，用百格法测试涂层常温熟化24h、300℃高温熟化4h和压力0.5MPa、温度260℃的热压机下热压0.5h后的附着力(参考标准：《GBT9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》)，具体测量结果见表1。
表1
Figure BDA0003436900180000091
从表1可以看出，实施例1-实施例3的涂料，在常温熟化24h后的表面电阻值为2.6*108-1.2*109Ω/sq；300℃高温熟化4h后的表面电阻值2.7*108-1.3*109Ω/sq；压力0.5MPa、温度260℃的热压机下热压0.5h的表面电阻值8.2*108-9.7*109Ω/sq；因此实施例1-实施例3制备得到的涂料，各项性能远远优于仅仅含有导电云母粉的对比例1，对比例1在常温熟化24h后的表面电阻值为7.6*1010Ω/sq；300℃高温熟化4h后的表面电阻值9.1*1012Ω/sq；压力0.5MPa、温度260℃的热压机下热压0.5h的表面电阻值9.9*1012Ω/sq；各项性能也远远优于仅仅含有纳米铜棒的对比例2，对比例2在常温熟化24h后的表面电阻值为7.4*1010Ω/sq；300℃高温熟化4h后的表面电阻值3.2*1012Ω/sq；压力0.5MPa、温度260℃的热压机下热压0.5h的表面电阻值9.2*1012Ω/sq；说明导电云母粉和纳米铜棒的加入，起到协同增效作用，大大提升了涂料的防静电能力。
而且，实施例1-实施例3的涂料，在常温熟化24h后的附着力均达到0级，300℃高温熟化4h后的附着力均达到0级，压力0.5MPa、温度260℃的热压机下热压0.5h的附着力均达到0级，说明制备得到的涂料在常温、高温以及热压的条件下均具有很强的附着力。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温防静电涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
Figure FDA0003436900170000011
2.根据权利要求1所述耐高温防静电涂料，其特征在于，所述分散剂为氟表面活性剂、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚改性有机硅中的一种或任几种。
3.根据权利要求1所述耐高温防静电涂料，其特征在于，所述固化剂选自有机酸、酸酐、芳香族多胺和脂肪族多胺的中一种或任几种。
4.根据权利要求1所述耐高温防静电涂料，其特征在于，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或任几种。
5.根据权利要求1所述耐高温防静电涂料，其特征在于，所述聚酰胺树脂的胺值为200-260KOHmg/g。
6.根据权利要求1所述耐高温防静电涂料，其特征在于，所述纳米金属填料包括线、片、棒形状的银、铜、锌中的任一种。
7.根据权利要求1所述耐高温防静电涂料，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、二盐基亚磷酸铅、二盐基亚磷酸铅中的一种或者任几种。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述耐高温防静电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、备料，将环氧树脂和聚酰胺酸树脂分散在溶剂中，分散速度为800-1000rpm，搅拌分散30-50min，得到混合树脂分散液；
S2、往步骤S1的混合树脂分散液中加入导电云母粉、纳米金属填料、分散剂、稳定剂，高速分散速度为1800-3000rpm，搅拌分散30-60min，得到分散均匀的混合物；
S3、往步骤S2的混合物中加入固化剂，高速分散速度为1500-2000rpm，搅拌分散20-30min，得到防静电涂料。
9.一种使用权利要求1-7任一项所述耐高温防静电涂料的涂布方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用线棒涂布器或四方湿膜涂布器在薄膜基材上刮涂防静电涂料，使其平铺在薄膜基材上，刮涂完成的湿膜和基材放置在150℃的烘箱中烘烤20-30min。
10.一种耐高温防静电涂料的应用，其特征在于，通过权利要求9所述的涂布方法，将权利要求1-7任一项所述的所述耐高温防静电涂料，涂布到薄膜基材上，所述薄膜基材为PET、PTFE、PI、PP、PE、OPP膜的中的任一种。
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