[發(fā)明專(zhuān)利]基于石墨烯水性樹(shù)脂導(dǎo)電涂料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711052204.X
• 申請(qǐng)日: 2017-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107779038A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 汪濤
• 主分類(lèi)號(hào): C09D161/06
• 分類(lèi)號(hào): C09D161/06;C09D161/20;C09D167/08;C09D163/00;C09D133/00;C09D5/24;C09D7/61;C09D7/62;C09D7/63;C09D7/45
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種基于石墨烯/水性樹(shù)脂導(dǎo)電涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著電子化、信息化的高速發(fā)展，內(nèi)藏信息微處理裝置的電子機(jī)器的極大普及，以及CPU的運(yùn)算速度越來(lái)越高速化，由此產(chǎn)生的電磁兼容、信息安全和噪音污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。目前從國(guó)內(nèi)外來(lái)看，解決的主要方法之一就是采用電磁輻射防護(hù)材料對(duì)輻射進(jìn)行防護(hù)。在各種電磁輻射防護(hù)材料中，涂料以其方便、輕量、不占空間以及與基體一體化等眾多優(yōu)勢(shì)成為其中的佼佼者，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子產(chǎn)品、裝置、系統(tǒng)的電磁輻射防護(hù)。

現(xiàn)有的導(dǎo)電涂料，絕大多數(shù)為溶劑型涂料，它主要是由導(dǎo)電填料、樹(shù)脂、稀釋劑和添加劑等組成。導(dǎo)電填料一般是銀、銅、鎳等金屬粉末，導(dǎo)電碳黑、石墨以及氧化物等非金屬粉末。常用的樹(shù)脂有環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、酚醛樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂等。總的來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的導(dǎo)電涂料制備技術(shù)主要存在兩個(gè)不足，其一是導(dǎo)電填料不夠理想，這主要表現(xiàn)在導(dǎo)電效果不好或者導(dǎo)電性能不穩(wěn)定或者價(jià)格昂貴；其二是現(xiàn)有的導(dǎo)電涂料幾乎均以有機(jī)溶劑為溶劑，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著信息產(chǎn)業(yè)用手機(jī)、計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度越來(lái)越高速化，要求屏蔽射頻和電磁的干擾，同時(shí)綠色環(huán)保要求也越來(lái)越高，因此，環(huán)保高效的水性導(dǎo)電涂料的開(kāi)發(fā)便十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種導(dǎo)電性、屏蔽性能好的基于石墨烯水性樹(shù)脂導(dǎo)電涂料。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于石墨烯水性樹(shù)脂導(dǎo)電涂料，以水性樹(shù)脂的重量為100計(jì)，所述的導(dǎo)電涂料包括：水性樹(shù)脂100重量份、氧化石墨烯20-50重量份、附著力促進(jìn)樹(shù)脂1-5重量份、導(dǎo)電粉30-50重量份。

本發(fā)明中，以分散在水性樹(shù)脂中的氧化石墨烯為結(jié)構(gòu)骨架，在氧化石墨烯中附著導(dǎo)電粉，確保所述的涂料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。所述的氧化石墨烯的含量不宜過(guò)多，若氧化石墨烯的含量過(guò)少，則導(dǎo)電粉附著的過(guò)于密集，容易出現(xiàn)脫落掉粉的現(xiàn)象，而氧化石墨烯的含量過(guò)多，在涂層中，氧化石墨烯與水性樹(shù)脂基體反應(yīng)過(guò)剩，涂層的附著力降低，且形成的涂層缺乏韌性，在溫度變化過(guò)大時(shí)容易出現(xiàn)起皮脫落的現(xiàn)象。

導(dǎo)電粉的用量對(duì)涂層整體的導(dǎo)電性能起著決定性的影響，若導(dǎo)電粉的含量過(guò)少勢(shì)必導(dǎo)致導(dǎo)電性不足，而導(dǎo)電粉的含量過(guò)多，不僅不能提高導(dǎo)電性能，過(guò)多的導(dǎo)電粉導(dǎo)致涂層的表面凸起，容易出現(xiàn)掉粉的現(xiàn)象，且對(duì)成本的影響也較大，導(dǎo)致浪費(fèi)。

所述的氧化石墨烯表面含有大量的官能團(tuán)，如羧基、羥基、環(huán)氧基，這使得它容易的與水性樹(shù)脂發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，提高了相容性能。本發(fā)明所述的氧化石墨烯的制備工藝包括，將天然石墨、硝酸鹽和高錳酸鉀依次加入到濃硫酸中，在冰浴條件下攪拌1-2h，然后在100-120℃的密閉環(huán)境中反應(yīng)4-6h，然后用去離子水稀釋并加入過(guò)氧化氫溶液，洗滌過(guò)濾、真空干燥得到氧化石墨烯。石墨和強(qiáng)氧化劑在濃酸的環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)氣體并放熱，然后在密閉環(huán)境中產(chǎn)生高溫高壓的條件，使得石墨被氧化并剝離，形成氧化石墨烯，為了避免在前期反應(yīng)過(guò)于激烈，在前期的混合階段采用冰浴對(duì)反應(yīng)進(jìn)行控制避免發(fā)生危險(xiǎn)。

本發(fā)明對(duì)所述的硝酸鹽沒(méi)有特殊要求，可以為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，如硝酸鈉、硝酸鉀。

進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明，所述的天然石墨、硝酸鹽、高錳酸鉀和濃硫酸的重量比為1：(0.30-0.55)：(0.22-0.45)：(1.5-2.6)。

根據(jù)發(fā)明，為了避免對(duì)環(huán)境造成影響，優(yōu)選的，本發(fā)明采用水性樹(shù)脂作為導(dǎo)電涂料的載體，優(yōu)選的，所述的水性樹(shù)脂包括水性酚醛樹(shù)脂、水性氨基樹(shù)脂、水性醇酸樹(shù)脂、水性環(huán)氧樹(shù)脂、水性丙烯酸樹(shù)脂中的一種或一種以上按任意配比混合的混合物。

根據(jù)本發(fā)明，為了提高導(dǎo)電粉的附著力，優(yōu)選的，在所述的導(dǎo)電涂料中還含有附著力促進(jìn)樹(shù)脂，本發(fā)明中所述的附著力促進(jìn)樹(shù)脂為氯醋樹(shù)脂。

根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明中所述的導(dǎo)電粉為金屬粉末，優(yōu)選的，所述的金屬粉末為銀粉、銅粉、鋁粉、鎳粉中的一種或一種以上的混合物。

根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明中所述的導(dǎo)電涂料中還包括有助劑，所述的助劑包括偶聯(lián)劑、防沉淀劑、潤(rùn)濕分散助劑中的一種或其混合物，所述的助劑的添加量與傳統(tǒng)的涂料中的助劑的含量相當(dāng)，占涂料總重量的0.5-2％。

具體的，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，可以列舉出如KH550、KH560、 KH570，KH792，DL602，DL171這些可以直接市購(gòu)的國(guó)產(chǎn)牌號(hào)。

所述的防沉淀劑，又稱(chēng)為懸浮劑，可以舉出如硅酸鎂鋁、鋰基膨潤(rùn)土、鈉基膨潤(rùn)土、累托石、有機(jī)膨潤(rùn)土。