[發(fā)明專利]一種石墨烯-棒狀摻鋁氧化鋅抗靜電涂料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410153921.1
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN103937350A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚超;張林;劉文杰;左士祥;羅士平;馬建鋒;毛輝麾
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C09D133/00
• 分類號: C09D133/00;C09D7/12;C09D5/24
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華;任曉嵐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抗靜電涂料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯-棒狀摻鋁氧化鋅抗靜電涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

抗靜電涂料是指涂于非導(dǎo)電體底材上，具有傳導(dǎo)電流和消除積累靜電荷能力的一類特殊功能涂料，主要由導(dǎo)電填料、樹脂、稀釋劑和助劑組成。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，抗靜電涂料已在電子、電器、航空、化工、印刷等多種軍、民用工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

石墨烯是近年新發(fā)現(xiàn)的由單層碳原子緊密堆積成的具有二維片層結(jié)構(gòu)(<1nm)的一種碳質(zhì)材料，其強(qiáng)度高和導(dǎo)電性好，是優(yōu)良的導(dǎo)電填料。公開號為CN?101508855?A的中國專利公開了一種水性石墨導(dǎo)電涂料及其制備方法，其附著力為2～3級，涂層的體積電阻率為0.2～0.35Ω·cm，但附著力較差；公開號為CN?103131232?A公開了一種高性能水性石墨烯導(dǎo)電涂料及其制備方法，該涂料導(dǎo)電填料用量較多，導(dǎo)致涂料顏色較深，形成的涂層透明度不高；公開號為CN?102254584?A的中國專利公開了一種基于石墨烯填料的通用電子漿料，利用石墨烯和導(dǎo)電材料相復(fù)合作為導(dǎo)電填料，具有良好的導(dǎo)電性，但是電子漿料填料用量較多，尤其石墨烯的用量多，成本高，而且存在難分散，與樹脂相容性稍差，濕附著力也不是特別理想等問題。

導(dǎo)電摻鋁氧化鋅具有無毒、淺色、電導(dǎo)率高、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，也是良好的導(dǎo)電填料，配合石墨烯在涂料中使用不僅可以提高涂料的導(dǎo)電性能，還可以增強(qiáng)涂層的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決以上問題，適應(yīng)市場需求，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電性能和力學(xué)性能都較好的抗靜電涂料及其制備方法，該方法工藝簡單，原料來源廣泛，環(huán)保無污染。

本發(fā)明提供的抗靜電涂料，是以石墨烯和棒狀摻鋁氧化鋅作為雙組份導(dǎo)電填料，水性丙烯酸乳液為基體樹脂，添加適量助劑，得到石墨烯-棒狀摻鋁氧化鋅抗靜電涂料，

具體為：抗靜電涂料中各組分按重量份數(shù)計算：水性丙烯酸乳液60～85份，消泡劑0.5～1.0份，流平劑1～2.5份，增稠劑1～3.5份，作為導(dǎo)電填料的石墨烯2～3份和棒狀摻鋁氧化鋅分散液7.15份——31.25份，去離子水0.5～30份，

其中，棒狀摻鋁氧化鋅分散液為，固含量為20%～50%，經(jīng)過氨基硅烷偶聯(lián)劑改性后的棒狀摻鋁氧化鋅的分散液。

本發(fā)明還提供了一種上述抗靜電涂料的制備方法，具體操作為：

（1）涂料A組分配制：將棒狀摻鋁氧化鋅加入到去離子水中，形成固含量為20%～50%的漿體，攪拌加熱至40～100℃，然后將氨基硅烷偶聯(lián)劑滴加到漿體中，氨基硅烷偶聯(lián)劑與棒狀摻鋁氧化鋅的質(zhì)量比為0.2%～2%，繼續(xù)保溫攪拌0.5～6小時，制備出改性的棒狀摻鋁氧化鋅分散液，即A組分；

（2）涂料B組分配制：將水性丙烯酸乳液60～85重量份，消泡劑0.5～1.0重量份，流平劑1～2.5重量份，增稠劑1～3.5重量份，石墨烯2～3重量份和去離子水0.5～30重量份一起混合，機(jī)械分散0.5～3小時，得到B組分；

（3）水性抗靜電涂料的配制：按照A組分和B組分的質(zhì)量比為11%～25%，將A組分和B組分混合并攪拌均勻，即配制成水性石墨烯-棒狀摻鋁氧化鋅抗靜電涂料，

其中，步驟（1）的氨基硅烷偶聯(lián)劑包括：γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH792）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KBM-602）、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷（Y-5691）；

步驟（2）的流平劑為醋酸丁酯纖維素或有機(jī)硅類流平劑；增稠劑為有機(jī)膨潤土；消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑；石墨烯優(yōu)選片狀石墨烯。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）利用氨基硅烷偶聯(lián)劑對棒狀摻鋁氧化鋅進(jìn)行改性，一方面可以使鋅離子在水中不容易溶出，另一方面可以增加棒狀氧化鋅在涂料中的分散性；

（2）本發(fā)明將石墨烯和棒狀摻鋁氧化鋅協(xié)同用于涂料中與單純的將石墨烯或者棒狀摻鋁氧化鋅用于涂料中相比，起到同等導(dǎo)電效果添加量明顯減少，由于片狀石墨烯和棒狀摻鋁氧化鋅更容易形成導(dǎo)電通路，導(dǎo)電性能也較穩(wěn)定；

（3）片狀石墨烯和棒狀摻鋁氧化鋅在涂料體系中可以形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，不僅能夠增強(qiáng)涂料的導(dǎo)電性能，其特殊結(jié)構(gòu)還可以顯著增強(qiáng)涂層的力學(xué)性能；

（4）本發(fā)明得到的抗靜電涂料，其制備方法工藝簡單，原料來源廣泛，環(huán)保無污染。

具體實施方式