CN116535942A - 一种导电涂料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于涂料技术领域，提供了一种导电涂料，包括下列重量份物质组成：改性环氧树脂18～28份；添加剂5～10份；导电材料2～30份；颜料0～8份；A溶剂1～8份；B溶剂40～70份。该导电涂料，通过改性树脂搭配复合系导电材料或碳系导电材料与颜料进行调色搭配，达到满足基本色彩需求与平整的涂膜面感和客户需求的功能性测试要求，同时搭配不同的导电性材料满足调节导电涂料的导电性在1万欧姆到100万欧姆区间调整，同时通过改性环氧树脂达到可耐水煮/耐盐雾防锈性/可多涂多烤的效果，同时改性胺聚合物/氨基树脂做为高温反应架桥剂满足相关功能性测试要求。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种导电涂料及其制备工艺。
背景技术
在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电，在工业生产中，静电会造成电磁干扰，引起电子设备的故障或误动作；静电影响产品质量的危害，然而要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不累积产生危害，比如：采用导静电涂料进行防腐导静电涂装是最为常见的防治手段，防静电涂料之所以能导电，主要是因为添加的导电材料之间相互接触和链接，形成一条导电的通路，最终实现防静电累积的效果。
导电涂料主要划分为两种，分别为结构型和添加型两种导电涂料，结构型导电涂料是指以导电聚合物为成膜物质所制成的导电涂料，添加型导电涂料是指以高分子聚合物为基础添加导电物质，利用导电物质的导电作用，常用的导电填料有金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料、复合填料、新型纳米导电填料等。
但涂层的颜色受金属粉末颜色的限制难以做调整，金属系填料主要有银粉、镍粉、铜粉和锌粉等，由于银粉的价格比较昂贵，较难在民用领域上应用开来，铜粉虽然价格低廉，但易氧化，导电性不稳定等等需添加大量稳定，其导电性导致涂装后面感粗糙且涂层测试较难通过，因此产生无法根据需求调色搭配，导致无法满足基本色彩的需求与平整的涂膜面感及涂层功能性测试要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种灵活调色搭配，平整涂膜棉感和涂层功能性测试的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种导电涂料，包括下列重量份物质组成：
改性环氧树脂18～28份；
添加剂5～10份；
导电材料2～30份；
颜料0～8份；
A溶剂1～8份；
B溶剂40～70份。
作为本发明的一种优选方案，所述导电材料为复合系导电材料，所述复合系导电材料为15～30份，所述复合系导电材料主要由无机非金属材料和导电物质制备得到。
作为本发明的一种优选方案，所述无机非金属材料选自氧化硅、石墨和云母中的一种，所述导电物质选自金或镍中的一种。
作为本发明的一种优选方案，所述导电材料为碳系导电材料和复合系导电材料，所述碳系导电材料为2～6份，所述复合系导电材料为3～10份。
作为本发明的一种优选方案，所述颜料为钛白粉和颜料，所述钛白粉为0～8份，所述颜料为0～2份，所述钛白粉与所述颜料配合使用使导电涂料的颜色为浅色系。
作为本发明的一种优选方案，所述颜料为0～2份，所述颜料与所述碳系导电材料配合使用使导电涂料的颜色为深色系。
作为本发明的一种优选方案，所述溶剂A为环保类醚醇类溶剂，所述溶剂B为环保类醋酸酯类溶剂。
作为本发明的一种优选方案，所述环保类醚醇类溶剂为3～8份，所述环保类醋酸酯类溶剂为40～60份
作为本发明的一种优选方案，所述环保类醚醇类溶剂为1～6份，所述环保类醋酸酯类溶剂为50～70份。
作为本发明的一种优选方案，包括以下步骤：S1:通过反应釜边搅拌边加入部分树脂、溶剂、颜料和添加剂,切线速度5~10m/s，搅拌30min后上机,采用卧式砂磨机研磨至刮板细度至20um以下。
S2:将S1中研磨完成后的物料加入反应釜中，然后通过反应釜边搅拌边加入导电材料,切线速度8~15 m/s，搅拌30min后上机,采用卧式砂磨机研磨至刮板细度至30um以下。
S3:投入部分树脂/溶剂进行洗机。
S4：将S2中研磨至指定细度的物料加入至反应釜中，投入余下的添加剂、树脂、溶剂做最终的配漆,切线速度8~10m/s,搅拌30min以上至均匀后完成制作。
有益效果
综上所述，本发明具有如下有益效果：本发明的一种导电涂料，通过改性树脂搭配复合系导电材料或碳系导电材料与颜料进行调色搭配，达到满足基本色彩需求与平整的涂膜面感和客户需求的功能性测试要求，同时搭配不同的导电性材料满足调节导电涂料的导电性在1万欧姆到100万欧姆区间调整，同时通过改性环氧树脂达到可耐水煮/耐盐雾防锈性/可多涂多烤的效果，同时改性胺聚合物/氨基树脂做为高温反应架桥剂满足相关功能性测试要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种导电涂料，请参考图1其中包括下列重量份物质组成：改性环氧树脂18～28份；添加剂5～10份；导电材料2～30份；颜料0～8份；A溶剂1～8份；B溶剂40～70份。
现有导电性较高的金属系导电涂料其导电性能取决于金属填料的种类、数量、金属纤维或金属粉末的种类、数量、填料的形状，导电性可基本满足要求，但涂层的颜色受金属粉末颜色的限制难以做调整。金属系填料主要有银粉、镍粉、铜粉和锌粉等。由于银粉的价格比较昂贵，多应用于军事领域，较难在民用领域上应用开来。铜粉虽然价格低廉，但易氧化，导电性不稳定等等需添加大量稳定其导电性导致涂装后面感粗糙且涂层测试通不过。
因此本专利所开发设计的为添加型（复合型）导电涂料，按其成分组成和导电机理是通过将导电的无机粒子或有机导电材料混参加入改性的树脂中，利用树脂的物理机械性能和导电材料的导电能力而制备成导电涂层，通过改性树脂搭配复合系导电材料与颜料进行调色搭配，满足基本色彩需求与平整的涂膜面感和客户需求的功能性测试要求。
按其成分组成和导电机理是通过将导电的无机粒子或有机导电材料混参加入改性的环氧树脂中，利用树脂的物理机械性能和导电材料的导电能力而制备成导电涂层，本技术方案实现了可调色，可调整导电性的同时成本低的导电涂料。
改性环氧树脂包含有双酚A型环氧树脂/酚醛环氧树脂,EEW：300~1000（e/eg），同时改性环氧树脂的主要功能是为了附着、耐磨、遮瑕和防锈。
改性胺聚合物包括有脂肪胺、芳香胺、脂环胺等加成改性物，氨基树脂包括有脲醛树脂、甲基醚化、丁基醚化、部分醚化(混合醚化) 三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺树脂，包括但不限于上述材料。
添加剂可为分散剂、EVA、PE、聚酰胺、防沉蜡浆和流平助剂等中的任意一种或多种相互组合，同时添加剂的具体材料详细限定，根据具体使用需求灵活选择，添加剂的主要功能是为了润湿、分散、防沉和附着。
导电材料可通过不同的材料组合可满足导电性在1万欧姆到100万欧姆区间调整(0.01 MΩ~1MΩ)，导电材料的功能主要是导电、遮瑕和防锈。
通过改性环氧树脂搭配复合系导电材料与颜料进行调色搭配满足浅色系基本色彩需求与功能性测试要求，同时通过碳系导电材料和颜料相搭配，可满足深色系色彩需求与功能性测试要求。
透过改性环氧树脂达到可耐水煮/耐盐雾防锈性/可多涂多烤/可满足国标GB-30981-2020的色漆VOC<700 g/L的规范。
作为本发明的一种优选方案，所述导电材料为复合系导电材料，所述复合系导电材料为15～30份，所述复合系导电材料主要由无机非金属材料和导电物质制备得到，所述无机非金属材料选自氧化硅、石墨和云母中的一种，所述导电物质选自金或镍中的一种。
复合系导电材料是以价廉、质轻的材料如氧化硅、石墨和云母等作为基底或芯材，在其表面包覆一层或几层化学稳定性好、耐腐蚀性强、电导率高的导电物质如金、镍等而得到的复合材料，复合系导电材料其可为16、17、18和19等以及15至30之间的任意数值，同时也包括15份和30份。
不同的导电材料包括石墨、各种炭黑、石墨纤维、碳纤维、以及碳化硅金属系材料包括有各种银粉、镍粉、铜粉和锌粉等、氧化金属系材料包括氧化锡、氧化锌、氧化锑处理的二氧化钛、添加锑之氧化锡等、以及复合系导电材料包括有改性云母、改性二氧化硅。
上述提到的复合系导电材料中的材料和导电物质，材料不做具体限定，根据具体使用需求选择性合适的材料进行使用搭配。
作为本发明的一种优选方案，所述导电材料为碳系导电材料和复合系导电材料，所述碳系导电材料为2～6份，所述复合系导电材料为3～10份。
碳系导电材料的具体份数不做限定，其可为3、4和5以及2至6之间的任意数值，同时也包括2份和6份，复合系导电材料其可为4、5、6和7等以及3至10之间的任意数值，同时也包括3份和10份，碳系导电材料和复合系导电材料的具体份数不做限定，根据具体使用需求选择性组合。
复合导电材料如上述由氧化硅、石墨和云母等作为基底或芯材表面包覆一层或几层化学稳定性好、耐腐蚀性强、电导率高的导电物质如金、镍等而得到的复合材料。
而碳系的导电材料主要有石墨、各种炭黑、石墨纤维、碳纤维、高温煅烧石油焦以及碳化硅等，具有价格便宜、密度小、不易沉降、耐腐蚀性强等优点，同时其颜色较深，因此在生产深色系涂料时，需使用到碳系导电材料。
无机或有机导电材料是本导电涂料的重要组成部分，本专利所应用的导电材料主要有碳系导电材料、金属系导电材料、金属氧化物系导电材料和复合系导电材料。
作为本发明的一种优选方案，所述颜料为钛白粉和颜料，所述钛白粉为0～8份，所述颜料为0～2份，所述钛白粉与所述颜料配合使用使导电涂料的颜色为浅色系。
实现上述技术方案，在需将导电涂料的颜色制作为浅色系时，需通过钛白粉和颜料的配合，钛白粉和颜料的功能均为遮瑕和展色，同时钛白粉的份数可为1、2、3和4等0至8之间的任意数值的同时也包括0和8，同时颜料的份数可为1和1.5即为0至2之间的任意数值的同时也包括0和2，根据具体使用需求，灵活选择合适份数的颜料和钛白粉。
同时在需制作浅色系的导电涂料时，改性环氧树脂的份数为18～28、添加剂的份数为5～10、复合系导电材料的份数为15～30、钛白粉的份数为0～8、颜料的份数为0～2、溶剂A的份数为3～8、溶剂B的份数为40～60，
作为本发明的一种优选方案，所述颜料为0～2份，所述颜料与所述碳系导电材料配合使用使导电涂料的颜色为深色系。
实现上述技术方案，改性环氧树脂为18～28份、添加剂为5～10份、复合系导电材料为3～10份、碳系导电材料2～6份、颜料0～2份、环保类醚醇类溶剂为1～6份、环保类醋酸酯类溶剂为50～70份。
在制备如浅灰或深灰颜色的导电涂料时，可通过调节碳系导电材料和复合系导电材料在导电涂料中的占比，达到根据使用需求使涂料的颜色达到满足需求的颜色，如需制备浅灰色的导电涂料时，复合系导电材料的占比为 5~10而碳系导电材料的占比为2.5~3.5%，从而达到涂料的颜色为浅灰色的需求。
作为本发明的一种优选方案，所述溶剂A为环保类醚醇类溶剂，所述溶剂B为环保类醋酸酯类溶剂，所述环保类醚醇类溶剂为3～8份，所述环保类醋酸酯类溶剂为40～60份。
实现上述技术方案，导电涂料在生产的颜色为浅色系时，环保类醚醇类溶剂为3～8份，环保类醋酸酯类溶剂为40～60份，环保类醚醇类溶剂的份数可为4、5、6和7，数值为3至8中的任意数值，同时也包括3和8，而环保类醋酸酯类溶剂的份数可为45、50、55和57，其中具体份数不做限定，可为40至60中的任意数值同样也包括40和60。
环保类醋酸酯类溶剂和环保类醚醇类溶剂的功能均为用于调整粘度、极性和保证施工性。
作为本发明的一种优选方案，所述环保类醚醇类溶剂为1～6份，所述环保类醋酸酯类溶剂为50～70份。
实现上述技术方案，导电涂料在生产的颜色为深色系时，环保类醚醇类溶剂为1～6份，环保类醋酸酯类溶剂为50～70份，环保类醚醇类溶剂的份数可为1、3、4和5，数值为1至6中的任意数值，同时也包括1和6，而环保类醋酸酯类溶剂的份数可为55、60、65和67，其中具体份数不做限定，可为50至70中的任意数值同样也包括50和70。
根据上述导电涂料提供的技术方案，由复合系导电材料/碳系导电材料制备而成的浅色系导电涂料和深色系的导电涂料具体实验数据如下：
| 方案 | 颜色 | 膜厚 um | 导电材料有效含量 % | 光泽 ˚ | 电阻值 MΩ | 百格 密着 |
| A | 白 | 15~25 | 复合系导电材料 : 10~16% | 4~8 | <0.3 | 5B |
| B | 浅灰 | 15~25 | 复合系导电材料 : 8~12% 碳系导电材料 : 0.1~0.5% | 4~8 | <0.3 | 5B |
| C | 深灰 | 15~25 | 复合系导电材料 : 5~10% 碳系导电材料 : 2.5~3.5% | 3~6 | <0.07 | 5B |
| D | 黑 | 15~25 | 碳系导电材料 :3.5~5% | 3~6 | <0.05 | 5B |
根据上述的实验数据，进一步可证明，为导电涂料可通过不同的材料组合可满足导电性在1万欧姆到100万欧姆区间调整(0.01 MΩ~1MΩ)提供了有效证据。
同时上根据上述实验数据可得知，在通过搭配复合系导电材料和碳系导电材料在制备中的配比时，可根据具体使用需求进行调色制备出满足基本色彩需求的导电涂料。
同时举例，如需生产涂料颜色为白的导电涂料时，生产时所需物质份数分别为改性环氧树脂18～28份、添加剂5～10份、复合系导电材料10~16份、颜料0~2份、钛白粉0~8份、环保类醚醇类溶剂为3～8份和环保类醋酸酯类溶剂为40～60份。
当需生产涂料颜色为黑的导电涂料时，生产时所需物质份数分别为改性环氧树脂18～28份、添加剂5～10份、碳系导电材料3.5~5份、颜料0~2份、环保类醚醇类溶剂为1～6份和环保类醋酸酯类溶剂为50～70份。
当需生产涂料为浅灰色时，与上述区别为，需同时使用到复合系导电材料和碳系导电材料，复合系导电材料含量为8~12份而碳系导电材料的含量为0.1~0.5份。
作为本发明的一种优选方案，一种导电涂料的制备工艺，包括以下步骤：S1:通过反应釜边搅拌边加入部分树脂、溶剂、颜料和添加剂,切线速度5~10m/s，搅拌30min后上机,采用卧式砂磨机研磨至刮板细度至20um以下。
切线速度为5~10m/s，具体切线速度可为6m/s、7m/s、8m/s和9m/s，包括但不限于具体可为5m/s至10m/s中的任意一数值，同时也包括5m/s和10m/s。
S2:将S1中研磨完成后的物料加入反应釜中，然后通过反应釜边搅拌边加入导电材料,切线速度8~15 m/s，搅拌30min后上机,采用卧式砂磨机研磨至刮板细度至30um以下。
根据具体生产需求，当需使生产的导电涂料为黑色时，则碳系导电材料为3.5~5份，当需使生产的导电涂料为深灰色时，则碳系导电材料加入2.5~3.5份，复合系导电材料加入5~10份，当需使生产的涂料为浅灰色时，复合系导电材料为8~12份，碳系导电材料为0.1~0.5份，当需生产的涂料为白色时，复合系导电材料的份数为10~16份，根据具体使用需求选择性加入合适份数和指定的导电材料。
切线速度为8m/s至15m/s中的任意数值，同时也包括8m/s和15m/s，根据具体使用需求选择合适的切线速度。
S3:投入部分树脂/溶剂进行洗机。
S4：将S2中研磨至指定细度的物料加入至反应釜中，投入余下的添加剂、树脂、溶剂做最终的配漆,切线速度8~10m/s,搅拌30min以上至均匀后完成制作。
综上，本发明具有如下有益效果：通过改性树脂搭配复合系导电材料或碳系导电材料与颜料进行调色搭配，达到满足基本色彩需求与平整的涂膜面感和客户需求的功能性测试要求，同时搭配不同的导电性材料满足调节导电涂料的导电性在1万欧姆到100万欧姆区间调整。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种导电涂料，其特征在于：包括下列重量份物质组成：
改性环氧树脂18～28份；
添加剂5～10份；
导电材料2～30份；
颜料0～8份；
A溶剂1～8份；
B溶剂40～70份。
2.如权利要求1所述的一种导电涂料，其特征在于：所述导电材料为复合系导电材料，所述复合系导电材料为15～30份，所述复合系导电材料主要由无机非金属材料和导电物质制备得到。
3.如权利要求2所述的一种导电涂料，其特征在于：所述无机非金属材料选自氧化硅、石墨和云母中的一种，所述导电物质选自金或镍中的一种。
4.如权利要求1所述的一种导电涂料，其特征在于：所述导电材料为碳系导电材料和复合系导电材料，所述碳系导电材料为2～6份，所述复合系导电材料为3～10份。
5.如权利要求1所述的一种导电涂料，其特征在于：所述颜料为钛白粉和颜料，所述钛白粉为0～8份，所述颜料为0～2份，所述钛白粉与所述颜料配合使用使导电涂料的颜色为浅色系。
6.如权利要求4所述的一种导电涂料，其特征在于：所述颜料为0～2份，所述颜料与所述碳系导电材料配合使用使导电涂料的颜色为深色系。
7.如权利要求1所述的一种导电涂料，其特征在于：所述溶剂A为环保类醚醇类溶剂，所述溶剂B为环保类醋酸酯类溶剂。
8.如权利要求7所述的一种导电涂料，其特征在于：所述环保类醚醇类溶剂为3～8份，所述环保类醋酸酯类溶剂为40～60份。
9.如权利要求7所述的一种导电涂料，其特征在于：所述环保类醚醇类溶剂为1～6份，所述环保类醋酸酯类溶剂为50～70份。
10.如权利要求1所述的一种导电涂料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1:通过反应釜边搅拌边加入部分树脂、溶剂、颜料和添加剂,切线速度5～10m/s，搅拌30min后上机,采用卧式砂磨机研磨至刮板细度至20um以下。
S2:将S1中研磨完成后的物料加入反应釜中，然后通过反应釜边搅拌边加入导电材料,切线速度8～15m/s，搅拌30min后上机,采用卧式砂磨机研磨至刮板细度至30um以下。
S3:投入部分树脂/溶剂进行洗机。
S4：将S2中研磨至指定细度的物料加入至反应釜中，投入余下的添加剂、树脂、溶剂做最终的配漆,切线速度8～10m/s,搅拌30min以上至均匀后完成制作。
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