一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)電涂料制備方法領(lǐng)域，特別涉及了一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組 合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 導(dǎo)電涂料是伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)而迅速發(fā)展起來的特種功能涂料，我國在20世紀(jì)50 年代開始研究和應(yīng)用導(dǎo)電涂料，近幾十年來的研究和發(fā)展，導(dǎo)電涂料已在電子、電器、航空、 化工、印刷等多種軍、民用工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
[0003] 隨著納米技術(shù)的發(fā)展，將石墨烯納米材料與基體復(fù)合制得導(dǎo)電高分子材料正日益 興起;石墨烯作為新型導(dǎo)電填料，具有導(dǎo)電性好、摩擦損耗小、污染小等優(yōu)點，而且膨脹石墨 烯的加入可以大大提高高分子材料的導(dǎo)電性，降低其導(dǎo)電滲域濾值，因此在防靜電涂料及 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料中具有重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物及 其制備方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了
[0006] -種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，由水溶性樹脂、石墨烯、石墨、導(dǎo)電碳黑、水 性增稠劑、成膜劑、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑、水性分散劑和去離子水組成;其重量百分比為:水溶性 樹脂15 %-30 %、石墨烯0.5 %-10 %、石墨5.0~10%、導(dǎo)電碳黑10~15%、水性增稠劑 1.0 % -3.0 %、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑2.0 % -5.0 %、水性分散劑2.0 % -5.0 % ;去離子水20 % - 40% 〇
[0007] -種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 按總重量百分比
[0009] (1)制備石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體:將水性聚氨酯樹脂10%、水性分散劑 2.5%、去離子水10%、石墨烯5%、石墨10%在常溫常壓下加入球磨機(jī)中進(jìn)行混料球磨12小 時，制得均勻狀態(tài)的石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體。
[0010] (2)制備水性導(dǎo)電涂料：將水性聚氨酯樹脂15%、導(dǎo)電碳黑15%、水性分散劑 2.5%、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑3%、水性增稠劑2%、去離子水25%，在常溫常壓下將上述混合物倒 入攪拌器中進(jìn)行充分預(yù)攪拌混合1小時，經(jīng)過2000-3000轉(zhuǎn)/分高速攪拌分散1小時，再使用 三輥研磨機(jī)進(jìn)行分散處理，三輥研磨機(jī)進(jìn)行3-5次研磨后，經(jīng)300目網(wǎng)過濾最終得到外觀細(xì) 膩的水性導(dǎo)電涂料。
[0011] (3)將第1步石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體和第2步制得的水性導(dǎo)電涂料混合 物倒入攪拌器中進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?小時，得到石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料。
[0012]優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，水溶性樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性 環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合。
[0013]優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，石墨稀為納米石墨稀微片，粒徑為200納米-2微米。
[0014]優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，石墨選用菱片石墨、膠體石墨中的任意一種。
[0015]優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，導(dǎo)電碳黑為乙炔碳黑。
[0016]優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，水性增稠劑為締合型聚氨酯類增稠流變劑、丙烯酸乳液 增稠劑TT-935及聚氨酯類增稠劑Exp300中的任意一種。
[0017]優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，水性交聯(lián)偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0018] 優(yōu)選的，上述技術(shù)方案中，水性分散劑為聚乙烯基吡咯烷酮。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0020] 本發(fā)明專利采用濕法研磨技術(shù)制備石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料，不但解決了石墨烯 微片和導(dǎo)電炭黑在水系樹脂分散難的問題，而且涂料的粒徑分布窄，與粘結(jié)樹脂有良好的 相容性，導(dǎo)電材料含量高，涂料成膜后能很大程度上降低涂層的電阻，制備的導(dǎo)電涂料穩(wěn)定 性好。
【具體實施方式】：
[0021] 下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 受【具體實施方式】的限制。
[0022] 除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"或其變 換如"包含"或"包括有"等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元 件或其它組成部分。
[0023] -種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物的制備方法，制作步驟為：
[0024] 實施例1:
[0025] 按總重量100 %計算
[0026] (1)制備石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體:將水性聚氨酯樹脂10 %、納米石墨烯 微片5%、菱片石墨10%、聚乙烯基吡咯烷酮2.5%、去離子水10%、在常溫常壓下加入球磨 機(jī)中進(jìn)行混料球磨12小時，制得均勻狀態(tài)的石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體。
[0027] (2)制備水性導(dǎo)電涂料:將水性聚氨酯樹脂15%、乙炔碳黑15%、聚乙烯基吡咯烷 酮2.5%、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑3%、水性增稠劑2%、去離子水25%，在常溫常壓下將上述混合物 倒入攪拌器中進(jìn)行充分預(yù)攪拌混合1小時，經(jīng)過2000-3000轉(zhuǎn)/分高速攪拌分散1小時，再使 用三輥研磨機(jī)進(jìn)行分散處理，三輥研磨機(jī)進(jìn)行3-5次研磨后，經(jīng)300目網(wǎng)過濾最終得到外觀 細(xì)膩的水性導(dǎo)電涂料。
[0028] (3)將第1步石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體和第2步制得的水性導(dǎo)電涂料混合 物倒入攪拌器中進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?小時，得到本發(fā)明的石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料。
[0029] 實施例2:
[0030] 按總重量100 %計算
[0031 ] (1)制備石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體:將水性聚氨酯樹脂10 %、納米石墨烯 微片10%、菱片石墨5%、聚乙烯基吡咯烷酮2.5%、去離子水10%、在常溫常壓下加入球磨 機(jī)中進(jìn)行混料球磨12小時，制得均勻狀態(tài)的石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體。
[0032] (2)制備水性導(dǎo)電涂料:將水性聚氨酯樹脂15%、乙炔碳黑15%、聚乙烯基吡咯烷 酮2.5%、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑3%、水性增稠劑2%、去離子水25%，在常溫常壓下將上述混合物 倒入攪拌器中進(jìn)行充分預(yù)攪拌混合1小時，經(jīng)過2000-3000轉(zhuǎn)/分高速攪拌分散1小時，再使 用三輥研磨機(jī)進(jìn)行分散處理，三輥研磨機(jī)進(jìn)行3-5次研磨后，經(jīng)300目網(wǎng)過濾最終得到外觀 細(xì)膩的水性導(dǎo)電涂料。
[0033] (3)將第1步石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體和第2步制得的水性導(dǎo)電涂料混合 物倒入攪拌器中進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?小時，得到本發(fā)明的石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0035] 本發(fā)明專利采用濕法研磨技術(shù)制備石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料，不但解決了石墨烯 微片和導(dǎo)電炭黑在水系樹脂分散難的問題，而且涂料的粒徑分布窄，與粘結(jié)樹脂有良好的 相容性，導(dǎo)電材料含量高，涂料成膜后能很大程度上降低涂層的電阻，制備的導(dǎo)電涂料穩(wěn)定 性好。
[0036]實驗結(jié)果：將上述制得的石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料，用涂布法刮涂在PET薄膜上， 加溫固化后，測試其方阻、附著力及硬度。結(jié)果如表1所示。
[0038]本發(fā)明的本發(fā)明制成電熱膜、電熱布、電熱板還具有較高的遠(yuǎn)紅外線其發(fā)射主波 段位于2-15微米，更具有適于人體的8-12微米遠(yuǎn)紅外線。
[0039]前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述 并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變 和變化。對示例性實施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng) 用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及 各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。
【主權(quán)項】
1. 一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于：由水溶性樹脂、石墨烯、石墨、導(dǎo) 電碳黑、水性增稠劑、成膜劑、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑、水性分散劑和去離子水組成;其重量百分比 為:水溶性樹脂15%-30%、石墨烯0.5%-10%、石墨5.0~10%、導(dǎo)電碳黑10~15%、水性增 稠劑1.0 % -3.0 %、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑2.0 % -5.0 %、水性分散劑2.0 % -5.0 % ;去離子水20 % - 40% 〇2. -種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物的制備方法，其特征在于:包括以下步驟 (1) 制備石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體：將水性聚氨酯樹脂10%、水性分散劑 2.5%、去離子水10%、石墨烯5%、石墨10%在常溫常壓下加入球磨機(jī)中進(jìn)行混料球磨12小 時，制得均勻狀態(tài)的石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體； (2) 制備水性導(dǎo)電涂料:將水性聚氨酯樹脂15%、導(dǎo)電碳黑15%、水性分散劑2.5%、水 性交聯(lián)偶聯(lián)劑3%、水性增稠劑2 %、去離子水25 %，在常溫常壓下將上述混合物倒入攪拌器 中進(jìn)行充分預(yù)攪拌混合1小時，經(jīng)過2000-3000轉(zhuǎn)/分高速攪拌分散1小時，再使用三輥研磨 機(jī)進(jìn)行分散處理，三輥研磨機(jī)進(jìn)行3-5次研磨后，經(jīng)300目網(wǎng)過濾最終得到外觀細(xì)膩的水性 導(dǎo)電涂料； (3) 將第1步石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體和第2步制得的水性導(dǎo)電涂料混合物倒 入攪拌器中進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?小時，得到石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的水 溶性樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂、水性環(huán)氧樹脂中的任意一種或兩種以上的 混合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的石 墨稀為納米石墨稀微片，粒徑為200納米-2微米。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的石 墨選用菱片石墨、膠體石墨中的任意一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的導(dǎo) 電碳黑為乙炔碳黑。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的水 性增稠劑為締合型聚氨酯類增稠流變劑、丙烯酸乳液增稠劑TT-935及聚氨酯類增稠劑 Exp300中的任意一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的水 性交聯(lián)偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，其特征在于:所述的水 性分散劑為聚乙烯基吡咯烷酮。
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料組合物，由水溶性樹脂、石墨烯、石墨、導(dǎo)電碳黑、水性增稠劑、成膜劑、水性交聯(lián)偶聯(lián)劑、水性分散劑和去離子水組成；制作步驟為：(1)制備石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體，(2)制備水性導(dǎo)電涂料，(3)將第1步石墨烯/聚氨酯樹脂導(dǎo)電有機(jī)載體和第2步制得的水性導(dǎo)電涂料混合物倒入攪拌器中進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌?小時，得到石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料。本發(fā)明制備的石墨烯改性水性導(dǎo)電涂料，不但解決了石墨烯微片和導(dǎo)電炭黑在水系樹脂分散難的問題，而且涂料的粒徑分布窄，與粘結(jié)樹脂有良好的相容性，導(dǎo)電材料含量高，涂料成膜后能很大程度上降低涂層的電阻，制備的導(dǎo)電涂料穩(wěn)定性好。
【IPC分類】C09D133/00, C09D7/12, C09D163/00, C09D5/24, C09D175/04
【公開號】CN105505161
【申請?zhí)枴緾N201510631390
【發(fā)明人】趙建東, 梁翰越
【申請人】無錫同創(chuàng)石墨烯應(yīng)用科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年9月30日