CN115433480A - 一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料包括以下原料：纤维素、分散剂、润湿剂、消泡剂、重钙、钛白粉、高岭土、硅藻土、凹凸棒棒土、改性碳化硅、改性硅酸锂、流平剂、去离子水。以改性硅酸锂作为本征型导电材料，改性碳化硅作为特种填料的新型防静电涂料，具有优良的物理性能，防静电效果稳定、持续时间长，经检测符合国家军用标准GJB 3007‑97《防静电工作区技术要求》和国家电子行业标准SJ/T10694‑2006《防静电检测通用规范》标准。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料及其制备方法。
背景技术
在日常生产和生活中，静电会产生很大的危害。在一些特殊场合，如空气中有粉尘、易燃物等静电放电会引起静电火花，从而引起爆炸、火灾等意外。在电子行业或有很多电子元器件的场所，如各种控制室、监控中心等，静电放电会造成电子元器件局部击穿和破损，威胁电子元器件的使用正常应用，降低其使用寿命，随时会造成其设备的运转失灵，甚至产生重大事故。在一些高要求场合静电系统防护的要求也随之提高，防静电墙面涂料在这种情况下，就显得尤为重要。
目前的防静电墙面涂料从导电介质来看主要有：1.金属填料类，2.碳系填料类，3.金属或半导体包覆无机填料类，4.本征型抗静电类。
目前，本征型的防静电墙面涂料主要是以离子型和非离子型的水溶性有机物作为导电材料，这种涂料防静电效果过于依赖空气中的水分，如果空气湿度大，防静电效果好；空气湿度小，防静电效果变差。
因此，开发一种防静电效果稳定、持续时间长的防静电墙面涂料具有重大意义。
中国专利CN114716852A《一种硅酸锂内外墙涂料及其制备方法》公开了一种基于改性硅酸锂的内外墙涂料及其制备方法，但该涂料仅研究了无机涂料的稳定性，并未关注涂料的防静电效果。
发明内容
针对现有防静电墙面涂料存在的问题，本发明提供了一种用改性硅酸锂作为本征型导电材料，改性碳化硅作为特种填料的新型防静电涂料，具有优良的物理性能，防静电效果稳定、持续时间长，同时遮盖力强、耐洗刷性强、抗沾污，易施工，是一种较为理想的防静电环保型涂料，经检测符合国家军用标准GJB 3007-97《防静电工作区技术要求》和国家电子行业标准SJ/T10694-2006《防静电检测通用规范》标准。
本发明的目的在于提供一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料。
本发明的另一目的是提供上述基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，包括以下重量份组分：纤维素0.2～0.6份；分散剂0.3～0.8份；润湿剂0.1～0.5份；消泡剂0.05～0.5份；重钙6～20份；钛白粉6～20份；高岭土3～10份；硅藻土3～8份；凹凸棒棒土0.5～2份；改性碳化硅3～10份；改性硅酸锂30～50份；流平剂0.2～0.5份；去离子水20～30份。
本申请的申请人曾基于改性硅酸锂制成一种硅酸锂内外墙涂料，具有优良的物理性能，但该涂料防静电效果不佳。
碳化硅具有优异的导电性及物理性能，添加到涂料中可增强涂料的防静电效果，但碳化硅本身导电性太强，防静电效果不稳定，且粒径小，表面能高，特别容易发生团聚，在涂料中不容易分散，影响涂料导电性能的稳定和均匀。
本申请经反复研究发现，对碳化硅进行硅包膜改性处理，降低其导电效果，作为导电填料，再利用硅烷改性硅酸锂作为成膜物与其他组分以特定的重量份组分复配组成基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，可使金属锂离子均匀分布在涂料表面，赋予涂层优良的防静电效果。改性后的碳化硅具有适宜的半导体属性，同时有高导热性、高耐磨性、高硬度、高强度，赋予漆膜优良的物理性能。硅酸锂涂料防静电效果稳定、持续时间长，同时遮盖力强、耐洗刷性强、抗沾污，易施工，是一种较为理想的防静电环保型涂料，经检测符合国家军用标准GJB 3007-97《防静电工作区技术要求》和国家电子行业标准SJ/T10694-2006《防静电检测通用规范》标准，是值得推广的一种静电防护墙面涂料，可广泛应用于电子电器、军工、化工、矿山、粮库、危险品仓储等等的建筑墙面、天花等。
作为本发明的一种优选技术方案，所述改性碳化硅由以下制备方法制备得到：
在分散缸中加入去离子水，在40～50℃的条件下，缓慢加入碳化硅，保持搅拌，然后在50min内均匀滴加正硅酸乙酯，再继续反应4h，降温到常温，抽滤烘干，洗涤和离心分离，干燥得到改性碳化硅。
优选地，所述纤维素为羟乙基纤维素。
优选地，所述分散剂为经过疏水改性的聚羧酸钠盐。
优选地，所述润湿剂为具有EO/PO结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂。
优选地，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
优选地，所述流平剂为聚氨酯改性聚醚类增稠剂。
优选地，所述改性硅酸锂由以下制备方法制备得到：
S1.加入硅酸锂溶液到恒温装置内，控制温度在50～60℃，搅拌；
S2.加入3-脲丙基三乙氧基硅烷，再加入氢氧化锂溶液调节pH为11～12.5；
S3.继续加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，再加入甲基三乙氧基硅烷，搅拌反应2h，冷却后，即制得所述改性硅酸锂。
所述基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料的制备方法，包括以下步骤：
在分散缸中加入适量水，搅拌，按配方依次加入纤维素、分散剂、润湿剂、70％消泡剂，在600～700转速的条件下搅拌40min，待纤维素完全溶解后，加入钛白粉、重钙、凹凸棒棒土、改性碳化硅、高岭土、硅藻土等所有粉料，继续搅拌，加入硅酸锂；继续搅拌30min，加入剩余30％消泡剂、流平剂、去离子水，过滤，即得所述基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料。
本发明的有益效果：
(1)以改性硅酸锂作为本征型导电材料，由此做出的防静电墙面涂料，防静电效果稳定。加入了改性碳化硅作为特种填料，进一步增强了防静电效果。同时赋予漆膜高硬度、高强度、高耐磨性等优良性能。
(2)防静电效果不过分依赖于空气湿度，不会随着空气湿度的变化而大幅波动。
(3)本发明的防静电墙面涂料，燃烧性能可达A级，耐擦洗次数可达10000次以上。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明所使用的纤维素为亚什兰的250HHBR；分散剂为陶氏化工的731A；润湿剂为科莱恩的LCN407；消泡剂为迪高公司的810；重钙为广东源磊粉体材料有限公司的1250目重钙；钛白粉为四川龙蟒的R996；硅藻土为广州益康新材料科技有限公司的K287；凹凸棒棒土为安徽省明美矿物化工有限公司的FC-A；碳化硅为广州金属冶金有限公司；流平剂为日本圣诺普科的621N；除非特别说明，本发明所采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～4与对比例1～3的无机涂料配方具体如表1、表2表1实施例1～4无机涂料配方(质量份)
表2对比例1～3无机涂料配方(质量份)
取实施例1～4与对比例1～3的涂料根据国家电子行业标准SJ/T10694-2006《防静电检测通用规范》进行性能测试，并在不同空气湿度下多次测试其系统电阻，取平均值作为测试结果，测试结果具体如表3
表3性能测试结果
由上表综合可知，实施例1～4系统电阻为1×106～1×108Ω，说明碳化硅经硅包膜改性处理后作为导电填料，将硅烷改性硅酸锂作为成膜物，再与其他组分以特定的重量份组分复配组成基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，可使金属锂离子均匀分布在涂料表面，使涂层具有良好的防静电效果。而对比例1并未加入改性碳化硅，系统电阻为1×1012Ω，导电性较差，无法达到理想的防静电效果；对比例2使用碳化硅代替改性碳化硅，发生团聚，在涂料中分散不均匀，无法测试；对比例3加入过量改性碳化硅，致使涂料粘度无法达到合格标准80-85KU，无法测试。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，包括以下重量份组分：纤维素0.2～0.6份；分散剂0.3～0.8份；润湿剂0.1～0.5份；消泡剂0.05～0.5份；重钙6～20份；钛白粉6～20份；高岭土3～10份；硅藻土3～8份；凹凸棒棒土0.5～2份；改性碳化硅3～10份；改性硅酸锂30～50份；流平剂0.2～0.5份；去离子水20～30份。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述改性碳化硅由以下制备方法制备得到：
在分散缸中加入去离子水，在40～50℃的条件下，缓慢加入碳化硅，保持搅拌，然后在50min内均匀滴加正硅酸乙酯，再继续反应4h，降温到常温，抽滤烘干，洗涤和离心分离，干燥得到改性碳化硅。
3.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述纤维素为羟乙基纤维素。
4.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述分散剂为经过疏水改性的聚羧酸钠盐。
5.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述润湿剂为具有EO/PO结构的烷基聚氧乙烯醚表面活性剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
7.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述流平剂为聚氨酯改性聚醚类增稠剂。
8.根据权利要求1所述的一种基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料，其特征在于，所述改性硅酸锂由以下制备方法制备得到：
S1.加入硅酸锂溶液到恒温装置内，控制温度在50～60℃，搅拌；
S2.加入3-脲丙基三乙氧基硅烷，再加入氢氧化锂溶液调节pH为11～12.5；
S3.继续加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，再加入甲基三乙氧基硅烷，搅拌反应2h，冷却后，即制得所述改性硅酸锂。
9.权利要求1～8任一项所述基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在分散缸中加入适量水，搅拌，按配方依次加入纤维素、分散剂、润湿剂、70％消泡剂，在600～700转速的条件下搅拌40min，待纤维素完全溶解后，加入钛白粉、重钙、凹凸棒棒土、改性碳化硅、高岭土、硅藻土等所有粉料，继续搅拌，加入硅酸锂；继续搅拌30min，加入剩余30％消泡剂、流平剂、去离子水，过滤，即得所述基于硅酸锂的防静电墙面无机涂料。
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