專利名稱：一種水性導電涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性導電涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
導電涂料是指涂敷在非導電基材上，使之具有傳導電流和排除積累靜電荷能力的一類功能涂料。導電涂料是一種專用涂料，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展及對各種電氣性能要求的提高，導電涂料的應用范圍也越來越廣闊。
現(xiàn)有的導電涂料，絕大多數(shù)為溶劑型涂料，主要由樹脂、稀釋劑、添加劑以及導電填料等組成。常用的樹脂有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂等。導電填料一般是銀、銅、鎳等金屬粉末，碳黑、石墨及氧化物等非金屬粉末。銀粉的導電性優(yōu)良，但價格昂貴，難以普遍采用。鎳系涂料價格適中，屏蔽效果好，抗氧化能力比銅強，但鎳系涂料在低頻區(qū)的屏蔽效果遠不如銅系涂料。銅系涂料導電性和電磁屏蔽效果好，但抗氧化性差。碳黑、石墨作為導電填料，其耐候性好，但導電性較差，電磁屏蔽效果不好。其他氧化物類導電填料導電性很難達到要求。總的來說，傳統(tǒng)的導電涂料制備技術(shù)主要存在兩個不足，其一是導電劑不夠理想。這主要表現(xiàn)在導電效果不好或者導電性能不穩(wěn)定或者價格昂貴；其二是現(xiàn)有的導電涂料幾乎均以有機物作為溶劑，對環(huán)境污染嚴重。因此，探索環(huán)保高效的導電涂料是一類非常有意義的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種節(jié)約成本，同時用水代替有機溶劑，保護環(huán)境的水性導電涂料及其制備方法。
本發(fā)明提出的一種水性導電涂料，以混合價金屬氧化物作為導電劑，水作為溶劑，輔以乳液、助劑配制而成。各組份的重量百分比為組份重量百分比(wt％)乳液15～30混合價金屬氧化物導電劑 60～75顏填料 0～20成膜助劑2～8增稠劑 1～8其它助劑1～9.2
水 1～20以上各組份重量之和滿足100％。
本發(fā)明中，所述乳液可以采用水性氟碳乳液、硅丙乳液、純丙乳液、苯丙乳液或醋丙乳液等中的一種。根據(jù)對導電涂料耐候性等要求的不同，選擇合適的乳液。
本發(fā)明中，所述導電劑可以采用混合價鈦氧化物(TiOx)、混合價鎢氧化物(WOx)、混合價鉬氧化物(MoOx)或混合價錫氧化物(SnOx)之一至二種。
本發(fā)明中，所述顏填料可以采用鈦白粉、立德粉、硅灰石粉、高嶺土、重鈣、輕鈣、云母粉、沉淀硫酸鋇、滑石粉或氧化鋅之一至三種。
本發(fā)明中，所述成膜助劑可以采用醇類、酯醇類、醇醚類或醇醚酯類之一種，酯醇類有十二酯醇等。
本發(fā)明中，所述增稠劑可以采用聚丙烯酸鹽增稠劑、纖維素增稠劑或聚氨酯締合型增稠劑中的一種。
本發(fā)明中，所述其它助劑為制備水性涂料常規(guī)潤濕分散劑、消泡劑、防腐劑、防霉劑、抗凍劑、流平劑、pH調(diào)節(jié)劑等。例如防腐劑可以采用LXE防腐劑、LFM防腐劑、M-8防腐劑等中的一至二種；防霉劑可以采用防霉殺菌劑系列中的Troy186防腐劑等；潤濕分散劑可以采用諾普科的SN-5040、SN-5034、NP-10等中的一種；消泡劑可以采用NXZ消泡劑、188A消泡劑、SN-327消泡劑、CF-245消泡劑、CF-247消泡劑等中的一種；抗凍劑可以是丙二醇或者乙二醇之一種；流平劑可以采用SN-WET992、SN-WET990、SN-WETL等中的一種；pH調(diào)節(jié)劑可以采用氨水、鹽酸或AMP-95多種能助劑等中的一種。
本發(fā)明中，導電劑的添加量為60～75wt％，對應漆膜的電阻率大小范圍為100Ωcm～102Ωcm。當導電劑的添加量小于60％時，由于導電劑的添加量太少，無法形成導電網(wǎng)絡，因此，達不到導電效果；當導電劑的添加量大于75％時，漆膜的物理性能受到影響，不能夠形成良好的漆膜。本發(fā)明可以根據(jù)實際需要，通過調(diào)整混合價金屬氧化物的添加量，來控制漆膜的電阻率。
本發(fā)明中，將兩種或多種不同導電粉體混合使用，可以調(diào)節(jié)出不同的顏色，并具有良好的導電性。另外，導電劑的粒徑越小，獲得的漆膜外觀越光滑平整，耐磨擦抗沖擊力也越好，同時還可以降低涂料貯存過程中的沉降率，提高涂料的綜合性能。該涂料不僅可以用作導電涂料，而且具有吸波和電磁輻射防護等效用。
本發(fā)明的導電機理為加入的混合價氧化物粉體在整個涂層中形成立體的導電網(wǎng)絡，電子易通過導電網(wǎng)絡和隧道效應自由移動。涂層電阻是由兩部分組成的，一部分是本征電阻，另一部分是接觸電阻。導電劑的粒徑越小，單位體積內(nèi)的粒子數(shù)越多，接觸機率增多，形成的導電網(wǎng)絡的可能性也增大，因此，電阻率也隨之減小。
本發(fā)明提出一種水性導電涂料的制備方法，其具體步驟如下(1)將60-80％的水倒入攪拌缸中，向其中加入成膜助劑、其他助劑，充分攪拌，攪拌速率為1000轉(zhuǎn)/分-1400轉(zhuǎn)/分，攪拌15-35分鐘；(2)將顏填料、導電劑加入到步驟(1)的混合體系中，充分攪拌；(3)將步驟(2)中得到的混合體系進行砂磨，使顏填料和導電劑充分分散；(4)將乳液加入到步驟(3)中得到的體系中，并慢速攪拌，控制pH值在6.0～7.0；(5)向步驟(4)中加入增稠劑和剩余的水，調(diào)節(jié)體系至合適的黏度；(6)過篩去除雜質(zhì)，得到成品水性導電涂料，其中，篩的目數(shù)可以是50～300目。
利用本發(fā)明的制備方法制備出的導電涂料，導電性能好、成本低；導電涂料具有導電性能持久穩(wěn)定，漆膜細膩，耐磨、耐沖擊、耐酸堿、耐溫變等特點。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明以混合價金屬氧化物粉體作為導電劑，具有原料來源廣，供應充足，價格便宜且導電效果好等優(yōu)點。
2、本發(fā)明的導電涂料制備工藝簡單，涂層平整度好，耐擦洗、耐候性優(yōu)良。
3、本發(fā)明制備出的導電涂料不僅導電性能優(yōu)異，而且其耐酸堿、耐溫變性能優(yōu)異。
4、本發(fā)明以水作為溶劑，不僅降低了成本，更重要的是對環(huán)境友好。
5、利用本發(fā)明制備出的產(chǎn)品具有導電、屏蔽電磁波、吸波等功效。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1該導電涂料的基本配方為


將60-80％的水倒入攪拌缸中，再向其中依次加入潤濕劑、分散劑、防霉劑、防霉劑和部分消泡劑(消泡劑也可以一次性加入)，用分散機充分攪拌，攪拌速率為1200轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌25分鐘；然后將顏填料、導電劑加入其中，進行砂磨，使顏填料和導電劑充分分散至細度達到30μm以下；將乳液加入到研磨后的體系中，并慢速攪拌；加入pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)體系的pH值到6.5，并加入剩余的消泡劑；加入增稠劑和剩余的水，調(diào)節(jié)體系至合適的黏度；用250目過篩去除雜質(zhì)，即得成品水性導電涂料。
當混合價鈦氧化物添加量為60wt％時，漆膜的電阻率為10Ω·cm。
其余條件不變，當導電劑采用鎢混合價氧化物時，漆膜的電阻率為30Ω·cm。
實施例2該導電涂料的基本配方為

按照實施例1提供的方法，配制成導電涂料成品。當混合價鉬氧化物導電劑的添加量為70wt％，漆膜的電阻率為10Ω·cm。
實施例3導電涂料的基本配方為

按照實施例1提供的方法，配制成導電涂料成品。當鎢混合價氧化物導電劑的添加量為75wt％，漆膜的電阻率為8Ω·cm。
其余條件不變，當導電劑采用鉬混合價氧化物時，漆膜的電阻率為5Ω·cm。
實施例4導電涂料的基本配方為


按照實施例1提供的方法，配制成導電涂料成品。當錫混合價氧化物導電劑的添加量為75wt％，漆膜的電阻率為200Ω·cm。
實施例5該導電涂料的基本配方為

按照實施例1提供的方法，配制成導電涂料成品?；旌蟽r金屬氧化物導電劑總的添加量為75wt％，漆膜的電阻率為6Ω·cm。
權(quán)利要求
1.一種水性導電涂料，其特征在于以混合價金屬氧化物作為導電劑，水作為溶劑，輔以乳液、助劑配制而成，各組份的重量百分比為組份 重量百分比wt％乳液 15～30混合價金屬氧化物導電劑60～75顏填料0～20成膜助劑 2～8增稠劑1～8其它助劑 1～9.2水1～20以上各組份重量之和滿足100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性導電涂料，其特征在于所述乳液為水性氟碳乳液、硅丙乳液、純丙乳液、苯丙乳液或醋丙乳液中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性導電涂料，其特征在于所述導電劑為混合價鈦氧化物、混合價鎢氧化物、混合價鉬氧化物或混合價錫氧化物之一至二種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性導電涂料，其特征在于所述顏填料為鈦白粉、立德粉、硅灰石粉、高嶺土、重鈣、輕鈣、云母粉、沉淀硫酸鋇、滑石粉或氧化鋅之一至三種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性導電涂料，其特征在于所述成膜助劑為醇類、酯醇類、醇醚類或醇醚酯類之一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性導電涂料，其特征在于所述增稠劑為聚丙烯酸鹽增稠劑、纖維素增稠劑或聚氨酯締合型增稠劑中的一種。
7.一種如權(quán)利要求1所述的水性導電涂料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)將60-70％的水倒入攪拌缸中，再向其中加入助劑、成膜助劑和部分消泡劑，充分攪拌，攪拌速率為1000轉(zhuǎn)/分-1400轉(zhuǎn)/分，攪拌15-35分鐘；(2)將顏填料、導電劑加入到步驟(1)的混合體系中，充分攪拌；(3)將步驟(2)中得到的混合體系進行砂磨，使顏填料和導電劑充分分散；(4)將乳液加入到步驟(3)中得到的體系中，并慢速攪拌，控制pH值在6.0～7.0；(5)向步驟(4)中加入增稠劑和剩余的水，調(diào)節(jié)體系至合適的黏度；(6)過篩去除雜質(zhì)，得到成品水性導電涂料，其中，篩的目數(shù)可以是50～300目。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水性導電涂料及其制備方法。本發(fā)明的導電涂料是以混合價金屬氧化物作為導電劑，具體由乳液、導電劑、顏填料、助劑和水配制而成。利用本發(fā)明制備出的水性導電涂料，其表面電阻率為10
文檔編號C09D5/24GK1730571SQ200510028909
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者劉金庫, 吳介達, 韓亮, 李曉銀, 胡鑫亮, 李雄平 申請人:上海天鑫環(huán)境科技有限公司