[發明專利]一種水性納米復合導電涂料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110428313.3
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102516850A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 陳廣義;張萬喜;魏志勇;劉承洋
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C09D133/04
• 分類號: C09D133/04;C09D175/04;C09D7/12;C09D5/24
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種水性納米復合導電涂料及其制備方法，屬于涂料生產技術領域。

背景技術

目前汽車上大量使用的塑料結構件通常采用聚丙烯和ABS材料，其表面涂裝一般采用靜電噴涂工藝，這就要求這些結構件表面具有一定的導電性，而塑料件的表面電阻一般大于10¹²Ω/sq，無法直接靜電噴涂，因此需要在這些塑料件表面預先涂上一層導電底漆，使其表面電阻小于3×10⁷Ω/sq后，才可以進行靜噴涂。

導電涂料是指電導率在10^-10S/cm以上，具有半導體性能的涂料，在其組成成分中，至少要有一種組分具有導電性能，導電涂料按主要成膜物質是否導電可分為摻和型和本體型兩種。成膜物質本身可以導電，不需要再添加其它導電材料的涂料叫本體型導電涂料，本體型導電涂料由于合成困難，成本較高等缺點，目前應用很少。通過向不導電的乳液中添加導電填料使之具有導電性的涂料稱為摻和型導電漆，這類導電涂料具有合成簡單，成本低的特點，所以研究應用的較為廣泛。目前市場上大量生產、使用的導電涂料基本都是溶劑型的，含有大量揮發性的有機溶劑，不僅污染環境和浪費資源，同時還會嚴重危害人類的身體健康。水性涂料作為一種全新的綠色環保涂料，因其不含有機揮發成分，對環境無污染，因此得到越來越多的關注，在汽車、建筑、電子等行業得到了廣泛的應用。

目前常用的導電填料主要包括兩類，一類無機材料，另一類是導電高分子聚合物，前者以導電炭黑、石墨、金屬粉末以及其他無機導電材料為代表，另一類主要包括聚苯胺、噻吩、吡咯等導電高聚物。專利文獻(CN?101108947A，CN?101508855A，CN?1221768A，ZL?200510050812.8，CN?101935489A)先后報道了以無機導電填料為添加劑的導電涂料，為達到導電標準，這些涂料需要大量添加無機導電填料，同時無機填料與乳液的相容性問題，使得漆膜的力學性能下降較大，影響了后續的面漆涂裝。專利文獻(CN?102070960A，CN?102002314A，CN?101368058A，，CN?101418122A)先后報道了添加導電聚合物的導電涂料，這類涂料具有相容性好的優點，但是成本相對較高。由于涂料的性能主要是成膜物質決定的，而以上報道的兩類導電涂料都是采用傳統的乳液作為主要成膜物質，聚合物乳液粒徑大，漆膜致密性差，因此大大影響了涂膜整體的導電性能。

發明內容

本發明針對以上兩類導電涂料存在的問題，提供一種含有復合導電填料同時采用納米乳液的水性環保型納米導電涂料。

本發明采用的技術方案是：所提供的含有復合導電填料的水性納米導電涂料包括如下組分，其質量百分比為：40-70％的粒徑小于100nm的水性納米聚合物乳液，5-20％的水性聚合物導電粉體，5-20％的無機導電粉體，10-50％的去離子水，0.1-0.5％的pH調節劑，1-5％的成膜助劑，0.5-10％的其它助劑；其中水分散納米聚合物乳液是由疏水型聚合物與親水型的丙烯酸酯類按比例混合后在真空和100-200℃下去除有機溶劑，至混合物固體含量大于或等于80％，然后含有pH調節劑的去離子水剪切攪拌制成。

上述的粒徑小于100nm的水分散納米聚合物乳液是由親水型的丙烯酸酯共聚物、疏水型聚合物以及去離子水組成。其中親水型的丙烯酸脂類共聚物是乙烯基單體自由基加聚所得的聚合物，疏水型聚合物是聚氨酯。

上述的水性納米聚合物乳液的固體組分是質量百分比在80％以上的水性丙烯酸聚氨酯納米聚合物乳液，該乳液在涂料中的用量為40-70％。

上述水性聚合物導電粉體是水溶性的導電聚苯胺粉體，在涂料中的用量為5-20％；

上述無機導電粉體選自導電炭黑、石墨、金屬粉末、導電云母粉中的一種或幾種，在涂料中的用量為5-20％；

上述成膜助劑選自聚乙二醇和聚丙二醇中的一種或兩種，在涂料中用量為1-5％；

上述pH調節劑選自揮發性胺類。如單乙醇胺、三乙胺、N.N-二甲基乙醇胺，在涂料中的用量為0.1-0.5％。

助劑在涂料中的含量為0.5-10％，包括：

1、潤濕劑：聚氧乙烯烷基酚醚。如德國畢克(BYK)公司的BYK-346。

2、分散劑：乙烯共聚物鹽。如漢高公司的5040分散劑。

3、消泡劑：聚醚改性有機硅。如畢克(BYK)公司生產的BYK-019，BYK-020。

4、催干劑：是封閉性有機酸催化劑。如畢克公司的BYK-catalyst?450。