一種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料及其制備方法，所述改性麥飯石導(dǎo)電涂料按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、30~50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5～10份的稀釋劑、1～2份的熱引發(fā)劑、2～3份的光引發(fā)劑、11～13份的固化劑、2～3份的促進劑和4～6份的偶聯(lián)劑制成。本發(fā)明將稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉應(yīng)用于導(dǎo)電涂料的研制，采用了光熱二重固化方法，在導(dǎo)電涂料復(fù)合體系中同時使用光引發(fā)劑和熱引發(fā)劑，通過紫外光的照射引發(fā)導(dǎo)電涂料體系中的光固化反應(yīng)，并利用紫外光照射和交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量引發(fā)導(dǎo)電涂料體系內(nèi)的熱固化反應(yīng)，實現(xiàn)了以不透明稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉為導(dǎo)電填料所研制的導(dǎo)電涂料的快速、完全固化，符合“4E原則”。
【專利說明】
一種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電涂料，特別涉及一種以稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬粉為導(dǎo)電填料的兼具抗靜電和吸附功能的新型導(dǎo)電涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)電涂料是一類具有導(dǎo)電性能的功能涂料，目前導(dǎo)電涂料已在電子、電器、航空、化工、印刷等多種軍事、民用工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。隨著科技發(fā)展和自動化程度的提高，各種機械設(shè)備和電器儀表產(chǎn)品的使用更加廣泛，隨之帶來的腐蝕、靜電和電磁干擾等問題也日益突顯，因此具有防靜電、抗電磁干擾等作用的導(dǎo)電涂料也日益受到關(guān)注。
[0003]目前導(dǎo)電涂料中主要采用Ag、Cu、Ni等金屬和碳系材料為導(dǎo)電填料。Ag粉價格昂貴，而且在直流電場和濕氣條件下容易產(chǎn)生迀移現(xiàn)象，使導(dǎo)電性降低，影響使用壽命;銅系導(dǎo)電涂料導(dǎo)電性好，價格便宜，但卻容易發(fā)生氧化，使其導(dǎo)電性急劇下降，甚至變?yōu)椴粚?dǎo)電；鎳系導(dǎo)電涂料的電磁屏蔽性能和抗氧化性能相對較好，但在低頻區(qū)的屏蔽效果不甚理想；碳系導(dǎo)電涂料的耐腐蝕性好，密度小，價格低，但導(dǎo)電性相對較差，電磁屏蔽性能不顯著。在普通碳系導(dǎo)電填料的研究基礎(chǔ)上也有研究者以碳納米管作為導(dǎo)電填料，制備了導(dǎo)電涂料，表面電阻率達到I Χ108Ω，但碳納米管的有效分散并形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是研究中的一個瓶頸問題。而石墨烯具有優(yōu)異的熱性能、力學(xué)性能以及電學(xué)性能，已有研究人員將石墨烯應(yīng)用于導(dǎo)電涂料研制，但如何大規(guī)模、低成本制備出高質(zhì)量的石墨烯，并實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性，以及石墨烯與聚合物的相容性等一些關(guān)鍵技術(shù)問題還無法解決。
[0004]因此，制備出導(dǎo)電能力好、性能穩(wěn)定、耐腐蝕、抗老化能力強和低成本的導(dǎo)電涂料成為該領(lǐng)域的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對當(dāng)前導(dǎo)電涂料所存在的問題，本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保、以稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉為導(dǎo)電填料的新型綠色多功能導(dǎo)電涂料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、30?50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5?1份的稀釋劑、I?2份的熱引發(fā)劑、2?3份的光弓丨發(fā)劑、11?13份的固化劑、2?3份的促進劑和4?6份的偶聯(lián)劑制成。
[0007]—種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂層的制備方法，包括如下步驟:
一、稱取100份的聚合物基體、30?50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5?10份的稀釋劑、I?2份的熱引發(fā)劑、2?3份的光引發(fā)劑、11?13份的固化劑，2?3份的促進劑和4?6份的偶聯(lián)劑；
二、將聚合物基體于80?120°C水浴中加熱I?5min后溶解到稀釋劑中，再加入偶聯(lián)劑，將該混合物超聲振蕩5?1min; 三、將固化劑、熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、促進劑、經(jīng)研磨過的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉加入到上述混合體系中，再次超聲振蕩5?15min即得到導(dǎo)電涂料；
四、將導(dǎo)電涂料涂覆后采用紫外線光照固化，紫外燈功率1000W，燈距12cm，紫外光照射時間180?300s，即得導(dǎo)電涂層。
[0008]本發(fā)明的特點之一是:提出將稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉應(yīng)用于導(dǎo)電涂料的研制，其優(yōu)勢在于:①利用稀土改性麥飯石的導(dǎo)電性能(11WO2Q.m)，既克服了金屬Cu容易發(fā)生氧化，Ag容易迀移、價格昂貴等缺點，又避免了活性炭性能不穩(wěn)定、后期運行成本高等問題，有助于導(dǎo)電涂料綜合性能的改善。②利用稀土改性麥飯石表面吸附力強、表面能大的特點，能在涂料干燥時形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增強涂層與基底的吸附作用，使涂層更加致密，提高涂料對基材的附著力，并有助于提高涂料的耐沖擊性能、耐摩擦性能、導(dǎo)熱性、耐候性及防腐性能。③稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉同時具有吸收、分解、清除各種有害物質(zhì)的作用，可以有效吸附污染物，達到凈化空氣的作用，實現(xiàn)一劑多能。④稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉還具有資源豐富、成本低的特點，有利于導(dǎo)電涂料的推廣應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明的特點之二是:采用了光熱二重固化方法，在導(dǎo)電涂料復(fù)合體系中同時使用光引發(fā)劑和熱引發(fā)劑，通過紫外光的照射引發(fā)導(dǎo)電涂料體系中的光固化反應(yīng)，并利用紫外光照射和交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量引發(fā)導(dǎo)電涂料體系內(nèi)的熱固化反應(yīng)，實現(xiàn)了以不透明稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉為導(dǎo)電填料所研制的導(dǎo)電涂料的快速、完全固化，符合Energy(節(jié)能)，Eco1gy(環(huán)境友好)4打;[(^11。7(高效),Economy(經(jīng)濟)的“4E原則”。
[0010]本發(fā)明提出的新型多功能導(dǎo)電涂料不僅解決了目前導(dǎo)電涂料存在的污染環(huán)境、導(dǎo)電穩(wěn)定性差、機械性能不足、成本偏高等瓶頸問題，還使其具有了吸附污染物的功效，必將有廣闊的應(yīng)用前景，不僅可應(yīng)用于手機、筆記本電腦、電子儀器儀表、航空航天等領(lǐng)域，清除電磁波干擾、電磁波信息泄密及電磁環(huán)境污染等;也可應(yīng)用于石油化工、鐵路橋梁、電力、冶金和工業(yè)建筑等領(lǐng)域，防止輸油設(shè)備、儲罐、管道、鋼鐵結(jié)構(gòu)廠房、門窗等在使用過程中的腐蝕和靜電起火;更可應(yīng)用于電視、微波爐、冰箱等家電領(lǐng)域，消除噪聲污染、電磁污染、紫外線輻射等給人體健康帶來的危害，同時兼具吸附污染物、凈化室內(nèi)空氣的作用。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為導(dǎo)電涂料的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0013]【具體實施方式】一:如圖1所示，本實施方式中稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電涂料按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、30~50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5?10份的稀釋劑、I?2份的熱引發(fā)劑、2?3份的光引發(fā)劑、11?13份的固化劑，2?3份的促進劑和4?6份的偶聯(lián)劑制成。
[0014]本實施方式中稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電涂料的制備方法如下:
一、按設(shè)計用量稱取100份的聚合物基體、30?50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5?10份的稀釋劑、I?2份的熱引發(fā)劑、2?3份的光引發(fā)劑、11?13份的固化劑，2?3份的促進劑和4?6份的偶聯(lián)劑。
[0015]二、將聚合物基體于100°C水浴中加熱2min后溶解到稀釋劑中，再加入偶聯(lián)劑，將該混合物超聲振蕩5min;
三、將固化劑、熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、促進劑、經(jīng)研磨過的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉加入到上述混合體系中，再次超聲振蕩1min即得到導(dǎo)電涂料；
四、將導(dǎo)電涂料涂覆后采用紫外線光照固化，紫外燈功率1000W，燈距12cm，紫外光照射時間180?300s，即得導(dǎo)電涂層。
[0016]本實施方式中，所述的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉的制備方法如下:(I)待擴滲爐升溫至設(shè)定溫度600?700°C后，向爐內(nèi)滴入甲醇溶液，以排除爐內(nèi)的空氣；(2)將麥飯石粉體置于擴滲爐內(nèi)；(3)向爐內(nèi)以每分鐘60?80滴的滴速滴入含稀土元素的擴滲液4?5h，即可得到麥飯石導(dǎo)電粉，所述含稀土元素的擴滲液由稀土元素的鹽酸鹽溶于甲醇制得，擴滲液含有的稀土元素為La、Ce、Er等，含稀土元素的擴滲液的濃度為4?5wt.%，含稀土元素的擴滲液與麥飯石的質(zhì)量比為20~30:1;所得稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉的電阻率為1klO2Q.m0
[0017]本實施方式中，所述的聚合物基體是環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯按1:1質(zhì)量比混合的復(fù)合體系。
[0018]本實施方式中，所述的稀釋劑是丙酮、乙醇或苯乙烯。
[0019]本實施方式中，所述的熱引發(fā)劑為過氧化苯甲酰。
[0020]本實施方式中，所述的光引發(fā)劑為2，4，6_三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦。
[0021 ]本實施方式中，所述的固化劑是三乙醇胺。
[0022]本實施方式中，所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑KH550。
[0023]本實施方式中，所述的促進劑是2-乙基-4-甲基咪唑。
[0024]本實施方式制得的導(dǎo)電涂料漆膜外觀為深灰色，其電阻率106~107Ω;硬度5H(GB/T6739-1996);附著力1級(689286-88);剝離強度8~9\104 N-m_1(GB/T 7122-1996);拉伸強度7.8X105 卩&(687124-86);吸水率0.36% (HG2_1612(85));凝膠率99.49% (GB1728-1979(89))；對有機污染物苯酚的吸附量達到15?16 mg/g；對有機污染物苯胺的吸附量達到68?70 mg/g;對重金屬離子Cd2+的吸附量達到260?270 mg/g;對重金屬離子Pb2+的吸附量達到220?230 mg/go
[0025]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:按如下質(zhì)量份數(shù)配方配置導(dǎo)電涂料:
聚合物基體:100;
固化劑:12.5;
熱引發(fā)劑:2;
光引發(fā)劑:2;
促進劑:2;
改性麥飯石導(dǎo)電粉:50;
稀釋劑(丙酮):5;
偶聯(lián)劑:4。
[0026]本實施方式所得導(dǎo)電涂料經(jīng)紫外光照射300s后，所得涂層的表面電阻率為4.8X106Ω，剝離強度8.86Χ104 Ν.πι—S對有機污染物苯酚的吸附量達到15.6 mg/g，有機污染物苯胺的吸附量達到69.2mg/g，對重金屬離子Cd2+的吸附量達到260.6 mg/g，對重金屬離子Pb2+的吸附量達到220.7mg/g。
[0027]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:按如下質(zhì)量份數(shù)配方配置導(dǎo)電涂料:
聚合物基體:100;
固化劑:12.0;
熱引發(fā)劑:1.5;
光引發(fā)劑:3;
促進劑:3;
改性麥飯石導(dǎo)電粉:45;
稀釋劑(苯乙烯):8;
偶聯(lián)劑:6。
[0028]本實施方式所得導(dǎo)電涂料經(jīng)紫外光照射240s后，所得涂層的表面電阻率為9.6X106Ω，剝離強度8.62Χ104 Ν.πι—S對有機污染物苯酚的吸附量達到15.8 mg/g，有機污染物苯胺的吸附量達到68.9 mg/g ；對重金屬離子Cd2+的吸附量達到263.1 mg/g，對重金屬離子Pb2+的吸附量達到227.lmg/g。
[0029]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:按如下質(zhì)量份數(shù)配方配置導(dǎo)電涂料:
聚合物基體:100;
固化劑:11.5;
熱引發(fā)劑:I;
光引發(fā)劑:3;
促進劑:2;
改性麥飯石導(dǎo)電粉:40;
稀釋劑(乙醇):10;
偶聯(lián)劑:5。
[0030]本實施方式所得導(dǎo)電涂料經(jīng)紫外光照射270s后，所得涂層的表面電阻率為1.6X17 Ω，剝離強度8.25X 104 Ν.πι—S對有機污染物苯酚的吸附量達到15.5 mg/g，有機污染物苯胺的吸附量達到68.6 mg/g，對重金屬離子Cd2+的吸附量達到269.0 mg/g，對重金屬離子Pb2+的吸附量達到222.5mg/g。
【主權(quán)項】
1.一種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述改性麥飯石導(dǎo)電涂料按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、30~50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5?10份的稀釋劑、I?2份的熱引發(fā)劑、2?3份的光引發(fā)劑、11?13份的固化劑、2?3份的促進劑和4?6份的偶聯(lián)劑制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述改性麥飯石導(dǎo)電涂料按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5份的稀釋劑、2份的熱引發(fā)劑、2份的光引發(fā)劑、12.5份的固化劑、2份的促進劑和4份的偶聯(lián)劑制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述改性麥飯石導(dǎo)電涂料按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、45份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、8份的稀釋劑、1.5份的熱引發(fā)劑、3份的光引發(fā)劑、12份的固化劑、3份的促進劑和6份的偶聯(lián)劑制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述改性麥飯石導(dǎo)電涂料按重量份數(shù)由100份的聚合物基體、40份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、10份的稀釋劑、I份的熱引發(fā)劑、3份的光引發(fā)劑、11.5份的固化劑、2份的促進劑和5份的偶聯(lián)劑制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述聚合物基體是環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯按I: I質(zhì)量比混合的復(fù)合體系。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述稀釋劑是丙酮、乙醇或苯乙烯;熱引發(fā)劑為過氧化苯甲酰;光引發(fā)劑為2，4，6_三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦。7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料，其特征在于所述固化劑是三乙醇胺;偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑KH550;促進劑是2-乙基-4-甲基咪唑。8.—種具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料的制備方法，其特征在于所述制備方法如下: 一、稱取100份的聚合物基體、30?50份的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉、5?10份的稀釋劑、I?2份的熱引發(fā)劑、2?3份的光引發(fā)劑、11?13份的固化劑，2?3份的促進劑和4?6份的偶聯(lián)劑； 二、將聚合物基體于80?1200C水浴中加熱I?5min后溶解到稀釋劑中，再加入偶聯(lián)劑，將該混合物超聲振蕩5?1min; 三、將固化劑、熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、促進劑、經(jīng)研磨過的稀土改性麥飯石導(dǎo)電粉加入到上述混合體系中，再次超聲振蕩5?15min即得到導(dǎo)電涂料； 四、將導(dǎo)電涂料涂覆后采用紫外線光照固化180?300s，即得導(dǎo)電涂層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料的制備方法，其特征在于所述紫外燈功率1000W，燈距12cm。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有抗靜電和吸附功能的改性麥飯石導(dǎo)電涂料的制備方法，其特征在于所述聚合物基體是環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯按1:1質(zhì)量比混合的復(fù)合體系；稀釋劑是丙酮、乙醇或苯乙烯;熱引發(fā)劑為過氧化苯甲酰;光引發(fā)劑為2，4，6_三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；固化劑是三乙醇胺;偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑KH550;促進劑是2-乙基-4-甲基咪 。卻11Kc/C f ^ Π<ΓV ζ〇?ο?〇90? Zo
【文檔編號】C09D5/08GK106010107SQ201610466082
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】郝素娥, 齊麗穎, 張加靜, 孫田成, 王芳煒, 殷艷珍, 李妍, 肖麗
【申請人】齊齊哈爾市碾子山區(qū)麥飯石研究所