[發明專利]一種水性聚吡咯/凹凸棒石導電涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110298098.X
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102311703A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 姚超;李恒;孔泳;紀俊玲;李錦春;劉文杰;王茂華;李霞章
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D5/24;C08G73/06;C08K9/06;C08K3/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及導電涂料，更詳細地說，涉及一種雙組份水性聚氨酯導電涂料及其制備方法。

背景技術

靜電的產生和積累給現代生活、生產和科學活動帶來很多麻煩，甚至是災難。如果大量集聚的靜電荷不能及時釋放，就會破壞電路、損壞電器設備，甚至產生電火花，引起火災、爆炸等事故，造成巨大的損失，因此，在很多容易積累靜電荷的場所如地坪、設備都需要進行防靜電處理，導電涂料是一種重要的特種功能型涂料，它在電磁屏蔽、抗靜電等領域有著廣闊的研發前景和日益增加的市場需求，目前，應用最廣泛的是摻合型導電涂料，即在樹脂中均勻混入導電填料，然后涂覆于物體表面，導電填料主要有金屬粉體、炭系材料和摻雜型金屬氧化物粉體3大類。金屬粉體一般是銀、銅、鎳等金屬粉末，缺點是密度大、易沉淀和難分散，炭系材料主要有導電炭黑、石墨、炭納米管和石墨烯等，缺點是顏色黑和難分散，摻雜型金屬氧化物粉體主要有摻銻氧化錫(ATO)、摻銦氧化錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(ZAO)、導電云母、導電氧化鈦和導電硫酸鋇等，這類材料的缺點是導電性能欠佳；總的來說，傳統的導電涂料制備技術主要存在以下不足：一是導電填料不夠理想，這主要表現在導電效果不好或者導電性能不穩定或者價格昂貴；二是現有的導電涂料幾乎均以有機溶劑為溶劑，對環境污染嚴重，中國專利CN101220240A?提出一種聚氨酯抗靜電用防腐涂料制備方法，其導電填料仍然是傳統的金屬粉末、石墨和導電云母粉等，而且所使用溶劑為有機溶劑不環保。

聚吡咯(PPy)由于具有制備方法簡單和導電性能優異，被視為最有希望取代金屬粉和碳粉填料的導電高分子材料，但是，聚吡咯存在著不溶不熔、機械延展性差、加工困難等缺點，難于直接加工應用，使其推廣運用受到限制，近年來發現把導電聚吡咯包覆到無機納米粒子上制備復合材料，其合成方便，價格原料低，抗氧化性能好，一方面解決了導電聚吡咯的加工及成型性問題，另一方面可將高分子自身的導電性與納米粒子的功能性聚于一體，提高了聚吡咯的電導率，同時熱穩定性和機械延展性也得到提高，而且還可以獲得其它的功能特征，凹凸棒石(ATP)是一種層鏈狀結構的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，其晶體呈針狀、纖維狀集合體，單根纖維晶的直徑在20nm左右，長度可達幾個微米，是一種天然的一維納米材料。以納米凹凸棒石為核體，在其表面原位聚合包覆導電聚吡咯層，制得PPy/ATP納米導電復合材料，是非常理想的導電涂料添加劑。迄今為止，還沒有關于環保型聚吡咯/凹凸棒石水性導電涂料的報道。

發明內容

本發明目的在于提供一種導電性好、穩定性優的水性導電涂料及其制備方法，該方法具有工藝簡單且產品具有高性價比、環保等優點。

本發明提供一種以聚吡咯/凹凸棒石復合材料為導電填料的雙組份水性聚氨酯導電涂料的制備方法。該導電涂料按下述步驟制備：首先，制備聚吡咯/凹凸棒石納米導電復合材料，然后，將所得的復合導電材料分散到水性羥基丙烯酸乳液中，再加入各種助劑和親水改性的多異氰酸酯，即得到雙組份水性聚氨酯導電涂料。

該雙組份水性聚氨酯導電涂料是由A、B組分組成：A組分：水性羥基丙烯酸乳液50~80重量份，消泡劑0.5~1.5重量份，流平劑1~3重量份，增稠劑1~4重量份，作為導電填料的聚吡咯/凹凸棒石復合材料漿體8~30重量份，去離子水5~20重量份；B組分：親水改性的多異氰酸酯作為固化劑。

本發明的具體技術方案如下：

????(1)聚吡咯/凹凸棒石復合材料濾餅的制備：向質量濃度為10~200克/升凹凸棒石漿體中添加氨基硅烷偶聯劑，升溫至60~90℃，保溫攪拌反應2~20小時，冷卻至0~30℃，依次加入吡咯單體和摻雜劑，繼續攪拌，加入氧化劑，保溫反應1~6小時，抽濾，洗滌至濾液呈中性，即得到聚吡咯/凹凸棒石復合材料濾餅；

????(2)聚吡咯/凹凸棒石復合材料漿體的制備：向步驟(1)制備的聚吡咯/凹凸棒石復合材料濾餅中加入去離子水、分散劑，分散10~30分鐘，得到聚吡咯/凹凸棒石復合材料漿體，漿體中聚吡咯/凹凸棒石復合材料與去離子水的質量比為0.05~0.5:1；所述漿體中聚吡咯/凹凸棒石復合材料的質量等于聚吡咯/凹凸棒石復合材料濾餅的質量乘以其固含量；

????(3)涂料A組分配制：向水性羥基丙烯酸乳液中加入步驟(2)制備的聚吡咯/凹凸棒石復合材料漿體、去離子水、消泡劑、流平劑、增稠劑，混合均勻，得到A組分；