[發明專利]一種導電材料的表面改性方法及其在聚丙烯酸酯涂料中的應用

有效

• 申請號: 202010713709.1
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111748219B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 左士祥;姚超;陳群;劉文杰;汪信;李霞章;周銘;卓仲標;郭小平;岳曉峰;徐勤力
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/08;C09D5/24;C09D155/00;C09D187/00
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王志慧

本發明涉及一種無機復合粉體的有機表面改性方法，特別是一種導電材料的表面改性方法及其在聚丙烯酸酯涂料中的應用，將本發明首先采用氯硅烷改性無機導電粉體，然后采用氣相法改性，即通入氨氣使無機導電粉體氨基化，再采用有機酸?氨基三亞甲基膦酸進一步改性氨基化無機導電粉體，氨基三亞甲基膦酸可與無機導電粉體表面的氨基基團發生反應，制得一種有機膦酸改性無機導電粉體材料。將該改性無機導電材料加入到聚丙烯酸酯涂料中，該改性導電粉體表面的酸性基團可以與聚丙烯酸酯成膜樹脂分子鏈以化學鍵結合，提高聚丙烯酸酯分子鏈間交聯度，從整體上提高了涂料的分散穩定性及其涂層的導電、力學性能。

技術領域

本發明涉及一種無機復合粉體的新型有機表面改性方法，特別是一種無機導電粉體的有機表面改性方法及其導電涂料的制備方法。

背景技術

導電涂料可用于塑料、橡膠、合成纖維和玻璃等制品的表面涂裝而被廣泛應用于汽車、家電、電子儀器、包裝和建材等行業。目前使用的導電涂料通常是向絕緣聚合物(成膜樹脂)中加入無機導電材料，使其固化成膜后的涂層具有導電性能。關鍵技術問題在于，無機導電材料與成膜樹脂之間的界面結合能力極大地影響涂料(層)的穩定性、分散性、導電性能和力學性能等。目前，有效的途徑是采用帶有反應活性基團的有機改性劑對無機導電材料進行表面功能化修飾后加入涂料中來解決此問題。水性化聚丙烯酸酯乳液由于具有施工方便、綠色環保等優點而逐漸成為導電涂料常使用的一種成膜樹脂。在前期的研究工作中，我們將無機導電材料(中國發明專利，制備方法同CN201710578196.6、CN201710578228.2或CN201710594663.4)加入到水性聚丙烯酸酯乳液(中國發明專利，申請號：201810875363.8和申請號：201910336421.4)中，所制備的導電涂料存在貯存周期短、分層等現象，固化成膜后的涂層的導電性能和力學性能差等問題。如何對無機導電材料進行有機表面修飾，提高其與水性聚丙烯酸酯分子鏈間的化學鍵作用力是關鍵。此外，在涂裝工藝過程中，如何實現由水性聚丙烯酸酯乳液向固化后的疏水性涂層轉變，是導電涂料需要解決的另一個關鍵技術問題。

發明內容

針對背景技術中所存在的問題，本發明提供一種無機導電粉體的有機表面改性方法及其在丙烯酸酯導電涂料的制備方法，其目的在于提高無機導電材料與聚丙烯酸酯分子鏈間的界面結合性能和聚丙烯酸酯分子鏈間交聯度，同時實現水性聚丙烯酸酯乳液向固化后的疏水性涂層轉變。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

1、室溫下，一邊攪拌，一邊向導電粉體中噴灑氯硅烷，其中氯硅烷與導電粉體質量之比為0.03～0.1:1；噴灑完畢后，迅速向噴灑氯硅烷改性的導電粉體中連續地通入氨氣繼續吸附反應20～40分鐘，其中控制氨氣流量為0.03～0.1立方米/秒，即制得氨基功能化改性的導電粉體；

步驟1所述的導電粉體為凹凸棒石/導電聚合物復合材料(優選為凹凸棒石/聚苯胺復合材料)，制備方法同中國發明專利CN201710578196.6、凹凸棒石-云母基導電復合材料，制備方法同中國發明專利CN201710578228.2或三維凹凸棒石-云母基導電復合材料，制備方法同中國發明專利CN 201710594663.4中的一種；

步驟1所述的氯硅烷為甲基三氯硅烷(分子量149.45)或3-氯丙基三氯硅烷(分子量211.98)中的一種。

2、將步驟1所制得的氨基功能化改性的導電粉體分散于去離子水中，其中氨基功能化改性導電粉體與去離子水質量之比為0.05～0.2:1，一邊攪拌，一邊向體系中加入氨基三亞甲基膦酸，其中氨基三亞甲基膦酸與改性導電粉體質量之比為0.02～0.1:1，繼續攪拌反應30～60分鐘后，過濾、洗滌，在60℃～80℃條件下干燥，粉碎，即制得有機酸改性導電粉體；