一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種高分子復(fù)合材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法。按重量份計，包括以下組成成分，碳納米管1.0～5.0份，導(dǎo)電炭黑0.1～1.0份，水性含羥基丙烯酸分散體45～55份，親水性脂肪族聚異氰酸酯15～20份，水15～20份，潤濕劑0.1～0.3份，消泡劑0.01～1.0份，流平劑0.1～1.0份。該方法的所得到的聚氨酯水性涂料具有良好的抗靜電性能，可以應(yīng)用于一些電子設(shè)備和元件，有效防止靜電聚集。
【專利說明】一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種高分子復(fù)合材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及到一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料大多是優(yōu)良的電絕緣材料，其表面電阻率P s(1014~1017Ω)和體積電阻率Ρν(1015~1018Ω.m)很大，具有良好的電絕緣性能，但在一般的工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)摩擦和剝離的過程，易積聚大量靜電，從而妨礙了生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量，帶來靜電危害，如導(dǎo)致精密儀器失真、電子元件報廢、失火和發(fā)生爆炸等事故?？轨o電涂料的使用，能夠傳導(dǎo)高分子材料表面的電荷，消除積累的電荷，從而達到抗靜電的良好效果。
[0003]目前大量使用的抗靜電涂料一般為添加型涂料，即在不導(dǎo)電的基料樹脂中添加一定的導(dǎo)電填料實現(xiàn)導(dǎo)電的功能，只有導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)達到一定的程度才能形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)或通路，體現(xiàn)出導(dǎo)電的性質(zhì)。常用的導(dǎo)電填料有:金屬粉末(銀粉、銅粉、鎳粉等)、半導(dǎo)體金屬氧化物(氧化錫、氧化鐵、氧化鋅)和防靜電助劑等。其中金屬粉末密度大，形成導(dǎo)電通路需要較大的體積分?jǐn)?shù)，表層易氧化，會降低甚至失去導(dǎo)電性，而且耐腐蝕性差，從而影響涂層的其他性能。而抗靜電劑主要是表面活性劑，在添加時，一部分抗靜電劑滲透到樹脂表面，親水基吸收空氣中的水份，形成極薄的水溶性導(dǎo)電層，從而使靜電荷可以沿導(dǎo)電層迅速逸散。但添加抗靜電劑的涂層耐溫性、耐水性、耐油性、耐腐蝕性、耐久性差,抗靜電性能不穩(wěn)定。
[0004]碳納米管的導(dǎo)電性能優(yōu)于銅，可均勻分散在聚合物基體中形成導(dǎo)電通道，從而制成導(dǎo)電或抗靜電材料。此外，碳納米管強度極高、彈性模量也高，具有優(yōu)良的耐磨與抗疲勞腐蝕、耐高熱性能，通過與高分子材料復(fù)合，還可賦予材料新的性能。導(dǎo)電炭黑是具有低電阻或高電阻性能的炭黑，可賦予制品導(dǎo)電或防靜電作用，同時具有價格低廉，性能穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0005]雙組分聚氨酯涂料具有成膜溫度低、附著力強、耐磨性好、硬度大以及耐化學(xué)品、耐候性好等優(yōu)越性能，廣泛作為工業(yè)防護、木器家具和汽車涂料。而水性雙組分聚氨酯涂料將雙組分溶劑型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相結(jié)合，是環(huán)保功能涂料的開發(fā)趨勢。
[0006]申請?zhí)枮镃N201010281940.4的中國專利公開了“溶劑型雙組分碳納米管聚氨酯納米復(fù)合涂料的制備方法”，該專利利用原位聚合法采用適合于工業(yè)生產(chǎn)的工藝制備溶劑型雙組分碳納米管聚氨酯納米復(fù)合涂料，但有機溶劑的使用造成了相應(yīng)的環(huán)保問題。申請?zhí)枮镃N200710046904.8的中國專利申請公開了 “一種含碳納米管水性聚氨酯導(dǎo)電涂料及其制備方法”，該專利采用通過自乳化法制備含碳納米管的水性聚氨酯分散體，高速攪拌制得所述導(dǎo)電涂料，所使用的單一碳納米管導(dǎo)電填料成本較高，另外涉及含碳納米管的水性聚氨酯分散體的制備，方法較為復(fù)雜。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以碳納米管和導(dǎo)電炭黑為復(fù)配抗靜電填料，水性聚氨酯抗靜電涂料的制備方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下，其中所述原料份數(shù)除特殊說明，
均為質(zhì)量份數(shù):
[0009]
碳納米管 1.0~5.0份
導(dǎo)電炭黑 0.1~1.0份
水性含羥基丙烯酸分散體 45~55份
親水性脂肪族聚異氰酸酯 15~20份
水15~20份
潤濕劑0.1~0.3份
消泡劑0.01~1.0汾
流平劑0.1~1.0份
[0010]所述的碳納米管為粒徑50~200nm，長度5~20 μ m的碳納米管。所述的導(dǎo)電炭黑平均粒徑為5~20nm。所述的水性含羥基丙烯酸分散體固含量40~50%，-OH重量百分含量I~5% (可以為Bayhydrol XP系列2457、2470、2546、2542、2695);所述的親水性脂肪族聚異氰酸酯是HDI三聚體，-NCO重量百分含量18~25% (可以為Bayhydur XP系列2451、2547、2655);所述的潤濕劑為二辛基磺基琥珀酸鈉鹽；消泡劑為BYK025 ;流平劑為BYK-333。
[0011]所述的制備方法包括以下步驟，
[0012]步驟I將1.0~5.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理2~6h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0013]步驟2將45~55份水性含羥基丙烯酸分散體加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的1.0~5.0份碳納米管，0.1~1.0份導(dǎo)電炭黑，0.1~0.3份潤濕劑，0.01~
1.0份消泡劑，0.1~1.0份流平劑，15~20份水，分散20~30分鐘。
[0014]步驟3加入15~20親水性脂肪族聚異氰酸酯，分散10~20分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明使用碳納米管和導(dǎo)電炭黑復(fù)配為抗靜電填料，分散于水性聚氨酯乳液中，制備具有抗靜電性能的涂料，操作工藝簡單，復(fù)配填料的使用在保證抗靜電性能的同時降低了成本。功能填料的添加量少，產(chǎn)品的穩(wěn)定性好，無污染，環(huán)境友好，可用于電子、建筑、汽車等方面。
【具體實施方式】
[0016]實施例1:
[0017]1、將1.5份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理2.5h，然后用大量去離子水洗滌至中性。[0018]2、將45份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2457)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的1.0份碳納米管，0.2份導(dǎo)電炭黑，0.1份潤濕劑，0.03份消泡劑，0.2份流平劑，15份水，分散20分鐘。
[0019]3、加入16份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2451)，分散10分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0020]實施例2:
[0021]1、將2.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理4h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0022]2、將50份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2470)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的2.0份碳納米管，0.3份導(dǎo)電炭黑，0.15份潤濕劑，0.02份消泡劑，0.1份流平劑，17份水，分散25分鐘。
[0023]3、加入17份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2547)，分散10分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0024]實施例3:
[0025]1、將4.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理5h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0026]2、將48份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2546)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的4.0份碳納米管，`0.5份導(dǎo)電炭黑，0.3份潤濕劑，0.05份消泡劑，0.5份流平劑，20份水，分散30分鐘。
[0027]3、加入20份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2451 )，分散20分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0028]實施例4:
[0029]1、將3.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理6h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0030]2、將55份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2695)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的3.0份碳納米管，0.8份導(dǎo)電炭黑，0.2份潤濕劑，1.0份消泡劑，1.0份流平劑，18份水，分散20分鐘。
[0031]3、加入20份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2655)，分散15分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0032]實施例5:
[0033]1、將5.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理6h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0034]2、將46份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2542)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的5.0份碳納米管，0.9份導(dǎo)電炭黑，0.1份潤濕劑，0.08份消泡劑，0.7份流平劑，19份水，分散25分鐘。
[0035]3、加入17份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2547)，分散20分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0036]實施例6:
[0037]1、將1.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理4h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0038]2、將53份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2470)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的1.0份碳納米管，0.6份導(dǎo)電炭黑，0.15份潤濕劑，0.6份消泡劑，0.4份流平劑，19份水，分散20分鐘。
[0039]3、加入20份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2655)，分散15分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0040]實施例7:
[0041]1、將3.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理4h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0042]2、將52份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2470)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的3.0份碳納米管，0.7份導(dǎo)電炭黑，0.3份潤濕劑，0.25份消泡劑，0.15份流平劑，16份水，分散30分鐘。
[0043]3、加入18份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2547)，分散10分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0044]實施例8:
[0045]1、將2.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理5h，然后用大量去離子水洗滌至中性。
[0046]2、將47份水性含羥基丙烯酸分散體(Bayhydrol XP系列2695)加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的2.0份碳納米管，0.5份導(dǎo)電炭黑，0.2份潤濕劑，0.4份消泡劑，0.5份流平劑，17份水，分散30分鐘。
[0047]3、加入16份親水性脂肪族聚異氰酸酯(Bayhydur XP系列2655)，分散15分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
[0048]各實施例對應(yīng)的性能測試數(shù)據(jù)見表1
[0049]表1
【權(quán)利要求】
1.一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法，其特征在于:按質(zhì)量份數(shù)，包括以下成分:
碳納米管 1.0~5.0份
導(dǎo)電炭黑 0.1~1.0份
水性含羥基丙烯酸分散體 45~55份
親水性脂肪族聚異氰酸酯 15~20份
水15~20份
潤濕劑0.卜0.3份
消泡劑0.01~1.0份
流f.劑0.!~1.0份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電聚氨酯水性涂料，其特征在于包括下述步驟: (a)步驟I將1.0~5.0份碳納米管放入濃H2SO4和HNO3的混合液(體積比為3:1)中，在超聲波振蕩和機械攪拌作用下，處理2~6h，然后用大量去離子水洗滌至中性； (b)將45~55份水性含羥基丙烯酸分散體加入錐體磨中，中速研磨下加入步驟I所得到的1.0~5.0份碳納米管，0.1~1.0份導(dǎo)電炭黑，0.1~0.3份潤濕劑，0.01~1.0份消泡劑，0.1~1.0份流平劑，15~20份水，分散20~30分鐘； (c)加入15~20親水性脂肪族聚異氰酸酯，分散10~20分鐘，得到含碳納米管的水性聚氨酯抗靜電涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法，其特征在于:所述碳納米管為粒徑50~200nm，長度5~20 μ m的碳納米管；所述的導(dǎo)電炭黑平均粒徑為5 ~20nmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗靜電聚氨酯水性涂料及其制備方法，其特征在于:所述的水性含羥基丙烯酸分散體固含量40~50%，-OH重量百分含量I~5% ;所述的親水性脂肪族聚異氰酸酯是HDI三聚體，-NCO重量百分含量18~25% ;所述的潤濕劑為二辛基磺基琥珀酸鈉鹽；消泡劑為BYK025 ;流平劑為BYK-333。
【文檔編號】C09D7/12GK103740252SQ201310700027
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】袁進松, 梁浩, 謝芳, 強那, 陳日云 申請人:澳達樹熊涂料(惠州)有限公司