防靜電石墨烯涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了防靜電石墨烯涂料及其制備方法，該涂料包括如下組分：石墨烯粉、萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂、多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化釩、阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇、苯甲酸鈉、納米凹凸棒土、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂、丁基羥基茴香醚、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑、γ?巰丙基三甲氧基硅烷、流平劑、溶劑。本發明制備的石墨烯涂料的表面電阻低于8×103Ω，抗靜電性能好，同時硬度高、附著力強、抗沖擊強度高，耐刮，使用壽命長，綜合性能良好；同時制備工藝簡單，制作成本較低，適合普遍推廣應用。
【專利說明】
防靜電石墨烯涂料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于涂料技術領域，具體涉及防靜電石墨烯涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 自2004年英國科學家發現了由碳原子以sp2雜化連接的單原子層構成的、其基本 結構單元為有機材料中最穩定的六元環新型二維原子晶體-石墨烯以來，石墨烯因其良好 的耐磨耐刮、抗靜電、導電、抗菌防霉性、抗紫外性、阻燃性等，在集成電路、晶體管、導熱材 料/熱界面材料、超級電容器、儲能材料、抗菌材料、增強材料、防腐涂料等領域獲得了廣泛 的應用。
[0003] 靜電是一種由于接觸或摩擦等產生的電荷聚集的現象，日常生活中，由于氣候、環 境、物理影響會產生靜電，而靜電的存在會給電子器件帶來信號或穩定性影響，甚至導致儀 器故障，更嚴重的還會引發燃燒或爆炸等嚴重危害。防靜電涂料是具有導電和排除積累靜 電荷能力的功能性涂料，不僅具有裝飾的基本功能，還具有抗靜電功能，在許多領域備受關 注。然而，目前市面上的絕大多數防靜電涂料添加金屬及金屬系化合物，其制作成本不僅較 高，而且工藝復雜，同時還容易腐蝕，這些都在一定程度上限制了防靜電涂料的應用范圍。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決現有技術問題的至少一種，提供防靜電石墨烯涂料及其制備方 法。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的： 防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉7-15份、萜烯樹脂24-32份、端 環氧基改性聚氨酯樹脂16-28份、多聚磷酸鈉4-9份、硅酸鋯2-5份、二硼化釩3-6份、阿拉伯 樹膠2-5份、環糊精2-6份、鯨蠟醇1-5份、苯甲酸鈉3-6份、納米凹凸棒土4-8份、二甲基二巰 基乙酸異辛酯錫1-4份、硫酸鎂3-7份、丁基羥基茴香醚4-9份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑 1-5份、γ -巰丙基三甲氧基硅烷2-6份、流平劑4-7份、溶劑60-100份； 所述溶劑包括質量比為1-4:2-5:0.5-2:1-3的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲 酰胺。
[0006] 優選的，所述的防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉13份、萜 烯樹脂28份、端環氧基改性聚氨酯樹脂19份、多聚磷酸鈉7份、硅酸鋯3份、二硼化釩4份、阿 拉伯樹膠3份、環糊精5份、鯨蠟醇2份、苯甲酸鈉3份、納米凹凸棒土 6份、二甲基二巰基乙酸 異辛酯錫2份、硫酸鎂4份、丁基羥基茴香醚5份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑3.8份、γ-巰丙 基三甲氧基硅烷5份、流平劑4份、溶劑78份。
[0007] 優選的，所述流平劑為丙烯酸流平劑或有機硅流平劑。
[0008] 優選的，所述溶劑包括質量比為2: 3:1: 2的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基 甲酰胺。
[0009 ]上述防靜電石墨烯涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 先將石墨烯粉和N，N-二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散5-15分鐘，然后控制體系溫度為60-80°C，反應8-16小時，冷卻至 室溫制得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至50-70°C，以500-1200 轉/分的速度攪拌15-30分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘， 制得混合液A; (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以700-1200轉/分的速度攪拌10-35分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1000-1500轉/分的速度攪拌15-35分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以300-600轉/分的速度攪拌20-35分 鐘，研磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。
[0010]優選的，在步驟(1)中，超聲分散12分鐘，然后控制體系溫度為75°C，反應10小時。 [0011]優選的，在步驟(2)中，升溫至58°C，以700轉/分的速度攪拌28分鐘。
[0012]優選的，在步驟(3)中，以900轉/分的速度攪拌25分鐘;在步驟(4)中，以1300轉/分 的速度攪拌18分鐘;在步驟(5)中，以400轉/分的速度攪拌25分鐘。
[0013] 由于采用了以上技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果： 本發明制備的石墨烯涂料的表面電阻低于8Χ103Ω，抗靜電性能好，同時硬度高、附著 力強、抗沖擊強度高，耐刮，使用壽命長，綜合性能良好;同時制備工藝簡單，制作成本較低， 適合普遍推廣應用。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明， 但不用來限制本發明的范圍。
[0015] 實施例1 防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉7份、萜烯樹脂24份、端環氧基 改性聚氨酯樹脂16份、多聚磷酸鈉4份、硅酸鋯2份、二硼化釩3份、阿拉伯樹膠2份、環糊精2 份、鯨蠟醇1份、苯甲酸鈉3份、納米凹凸棒土 4份、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫1份、硫酸鎂3 份、丁基羥基茴香醚4份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑1份、γ -巰丙基三甲氧基硅烷2份、丙 烯酸流平劑4份、溶劑60份； 所述溶劑包括質量比為1:2:0.5:1的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲酰胺。
[0016] 上述防靜電石墨烯涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 先將石墨烯粉和Ν，Ν-二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散5-15分鐘，然后控制體系溫度為60°C，反應8小時，冷卻至室溫制 得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至50°C，以500轉/分的 速度攪拌30分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘，制得混合液 A； (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以700轉/分的速度攪拌35分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1000轉/分的速度攪拌15分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以300轉/分的速度攪拌20分鐘，研 磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。
[0017] 實施例2 防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉15份、萜烯樹脂32份、端環氧 基改性聚氨酯樹脂28份、多聚磷酸鈉9份、硅酸鋯5份、二硼化釩6份、阿拉伯樹膠5份、環糊精 6份、鯨蠟醇5份、苯甲酸鈉6份、納米凹凸棒土 8份、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫4份、硫酸鎂7 份、丁基羥基茴香醚9份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑5份、γ -巰丙基三甲氧基硅烷6份、有 機硅流平劑7份、溶劑100份； 所述溶劑包括質量比為4:5:2:3的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲酰胺。
[0018] 上述防靜電石墨烯涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 先將石墨烯粉和Ν，Ν-二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散15分鐘，然后控制體系溫度為80°C，反應16小時，冷卻至室溫制 得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至70°C，以1200轉/分的 速度攪拌15分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘，制得混合液 A； (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以1200轉/分的速度攪拌10分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1500轉/分的速度攪拌35分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以600轉/分的速度攪拌35分鐘，研 磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。
[0019] 實施例3 防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉11份、萜烯樹脂28份、端環氧 基改性聚氨酯樹脂22份、多聚磷酸鈉6份、硅酸鋯3.5份、二硼化釩4.5份、阿拉伯樹膠3.5份、 環糊精4份、鯨蠟醇3份、苯甲酸鈉4份、納米凹凸棒土 6份、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫2.5 份、硫酸鎂5份、丁基羥基茴香醚6份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑3份、γ-巰丙基三甲氧基 硅烷4份、丙烯酸流平劑5份、溶劑80份； 所述溶劑包括質量比為2.5 :3.5 :1.2: 2的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲酰 胺。
[0020] 上述防靜電石墨烯涂料的制備方法，包括以下步驟： (1)先將石墨烯粉和Ν，Ν_二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散10分鐘，然后控制體系溫度為70°C，反應12小時，冷卻至室溫制 得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至60°C，以850轉/分的 速度攪拌22分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘，制得混合液 A； (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以950轉/分的速度攪拌22分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1250轉/分的速度攪拌22分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以450轉/分的速度攪拌27分鐘，研 磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。
[0021] 實施例4 防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉13份、萜烯樹脂28份、端環氧 基改性聚氨酯樹脂19份、多聚磷酸鈉7份、硅酸鋯3份、二硼化釩4份、阿拉伯樹膠3份、環糊精 5份、鯨蠟醇2份、苯甲酸鈉3份、納米凹凸棒土 6份、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫2份、硫酸鎂4 份、丁基羥基茴香醚5份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑3.8份、γ-巰丙基三甲氧基硅烷5份、 有機硅流平劑4份、溶劑78份； 所述溶劑包括質量比為2:3:1:2的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲酰胺。
[0022 ]上述防靜電石墨烯涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 先將石墨烯粉和Ν，Ν-二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散12分鐘，然后控制體系溫度為75°C，反應10小時，冷卻至室溫制 得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至58°C，以700轉/分的 速度攪拌28分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘，制得混合液 A； (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以900轉/分的速度攪拌25分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1300轉/分的速度攪拌18分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以400轉/分的速度攪拌25分鐘，研 磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。
[0023] 實施例5 防靜電石墨烯涂料，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉9份、萜烯樹脂26份、端環氧基 改性聚氨酯樹脂19份、多聚磷酸鈉8份、硅酸鋯4份、二硼化釩5份、阿拉伯樹膠4份、環糊精6 份、鯨蠟醇3份、苯甲酸鈉4份、納米凹凸棒土 6份、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫2份、硫酸鎂6 份、丁基羥基茴香醚7份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑4份、γ -巰丙基三甲氧基硅烷5份、丙 烯酸流平劑6份、溶劑95份； 所述溶劑包括質量比為2.8:3.6:1.3:1.5的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲酰 胺。
[0024] 上述防靜電石墨烯涂料的制備方法，包括以下步驟： (1) 先將石墨烯粉和N，N_二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散12分鐘，然后控制體系溫度為68°C，反應14小時，冷卻至室溫制 得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至55°C，以800轉/分的 速度攪拌25分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘，制得混合液 A； (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以850轉/分的速度攪拌24分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1100轉/分的速度攪拌20分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以400轉/分的速度攪拌25分鐘，研 磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。
[0025] 對比例1 本對比例與實施例1相同，不同之處在于:不含硅酸鋯、二硼化釩和丁基羥基茴香醚。
[0026] 對比例2 本對比例與實施例1相同，不同之處在于:不含多聚磷酸鈉、硫酸鎂和鯨蠟醇。
[0027]性能測試 各實施例劑對比例制備的石墨烯涂料涂覆于PET基材上，進行相關性能測試，其測試結 果見下表所示：
由上表可知，本發明制備的石墨烯涂料的表面電阻低于8 X 103 Ω，抗靜電性能好，同時 硬度高、附著力強、抗沖擊強度高，耐刮，使用壽命長，綜合性能良好；同時制備工藝簡單，制 作成本較低，適合普遍推廣應用。
【主權項】
1. 防靜電石墨烯涂料，其特征在于，包括如下重量份數的組分:石墨烯粉7-15份、萜烯 樹脂24-32份、端環氧基改性聚氨酯樹脂16-28份、多聚磷酸鈉4-9份、硅酸鋯2-5份、二硼化 釩3-6份、阿拉伯樹膠2-5份、環糊精2-6份、鯨蠟醇1 -5份、苯甲酸鈉3-6份、納米凹凸棒土 4-8 份、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫1-4份、硫酸鎂3-7份、丁基羥基茴香醚4-9份、異丁基三乙氧 基硅烷偶聯劑1 -5份、γ -巰丙基三甲氧基硅烷2-6份、流平劑4-7份、溶劑60-100份； 所述溶劑包括質量比為1-4: 2-5:0.5-2:1-3的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲 酰胺。2. 如權利要求1所述的防靜電石墨烯涂料，其特征在于，包括如下重量份數的組分:石 墨烯粉13份、萜烯樹脂28份、端環氧基改性聚氨酯樹脂19份、多聚磷酸鈉7份、硅酸鋯3份、二 硼化釩4份、阿拉伯樹膠3份、環糊精5份、鯨蠟醇2份、苯甲酸鈉3份、納米凹凸棒土 6份、二甲 基二巰基乙酸異辛酯錫2份、硫酸鎂4份、丁基羥基茴香醚5份、異丁基三乙氧基硅烷偶聯劑 3.8份、γ -巰丙基三甲氧基硅烷5份、流平劑4份、溶劑78份。3. 如權利要求1所述的防靜電石墨烯涂料，其特征在于，所述流平劑為丙烯酸流平劑或 有機硅流平劑。4. 如權利要求1所述的防靜電石墨烯涂料，其特征在于，所述溶劑包括質量比為2:3:1: 2的乙醇、異丙醇、醋酸丁酯和Ν，Ν-二甲基甲酰胺。5. 如權利要求1至4任意一項所述的防靜電石墨烯涂料的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟： (1) 先將石墨烯粉和Ν，Ν-二甲基甲酰胺混合后，超聲分散均勻，再加入異丁基三乙氧基 硅烷偶聯劑混合，超聲分散5-15分鐘，然后控制體系溫度為60-80°C，反應8-16小時，冷卻至 室溫制得改性石墨烯分散液； (2) 將萜烯樹脂、端環氧基改性聚氨酯樹脂加入攪拌罐中，升溫至50-70°C，以500-1200 轉/分的速度攪拌15-30分鐘;然后加入異丙醇和醋酸丁酯，以650轉/分的速度攪拌30分鐘， 制得混合液A; (3) 將γ -巰丙基三甲氧基硅烷和乙醇混合均勻，然后加入多聚磷酸鈉、硅酸鋯、二硼化 釩、納米凹凸棒土，超聲分散30分鐘后與改性石墨烯分散液、混合液Α-起投入到高速攪拌 機中，以700-1200轉/分的速度攪拌10-35分鐘； (4) 向上述高速攪拌機中加入苯甲酸鈉、二甲基二巰基乙酸異辛酯錫、硫酸鎂和丁基羥 基茴香醚，以1000-1500轉/分的速度攪拌15-35分鐘； (5) 再加入阿拉伯樹膠、環糊精、鯨蠟醇和流平劑，以300-600轉/分的速度攪拌20-35分 鐘，研磨，消泡即得防靜電石墨烯涂料。6. 如權利要求5所述的防靜電石墨烯涂料的制備方法，其特征在于，在步驟（1)中，超聲 分散12分鐘，然后控制體系溫度為75°C，反應10小時。7. 如權利要求5所述的防靜電石墨烯涂料的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，升溫 至58°C，以700轉/分的速度攪拌28分鐘。8. 如權利要求5所述的防靜電石墨烯涂料的制備方法，其特征在于，在步驟（3)中，以 900轉/分的速度攪拌25分鐘;在步驟(4)中，以1300轉/分的速度攪拌18分鐘;在步驟(5)中， 以400轉/分的速度攪拌25分鐘。
【文檔編號】C09D145/00GK106010060SQ201610447055
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】彭孝茹
【申請人】蘇州法斯特信息科技有限公司