一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明的具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料及其制備方法，特征是以三氯化鐵(FeCl3)為氧化劑，對甲苯磺酸鈉(TSANa)為摻雜劑，在水中使吡咯(Py)單體在石墨烯表面發生化學氧化聚合反應，其中FeCl3與Py的物質的量之比為3:1?1:1，TSANa的濃度為0?0.025g/ml，制備了具有良好導電性的聚吡咯/石墨烯復合導電材料，然后以聚吡咯/石墨烯為導電添加劑(1?10wt％)，加入有機溶劑混合研磨，高速攪拌分散均勻,然后與環氧樹脂乳液混合，高速攪拌，配成環氧抗靜電涂料的A組份，固化劑為B組份。該導電材料導電效果好，電導率可達到23S·cm?1，制備的環氧抗靜電涂料的電導率在10?9?10?4S·cm?1，可廣泛應用于各種塑料基底的抗靜電涂覆，可用作電子包裝材料、電子托盤及支架等，具有重要的商業應用價值。
【專利說明】
一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種環氧樹脂涂料及其制備方法，特別是一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料及其制備方法。
【【背景技術】】
[0002]抗靜電涂料是賦予物體以導電和排除積累靜電荷能力的功能性涂料。目前，應用最廣泛的是摻合型抗靜電涂料，即在樹脂中均勻混入導電填料，然后涂覆于物體表面，導電填料主要有金屬粉體、炭系材料和摻雜型金屬氧化物粉體三大類。金屬粉體一般是銀、銅、鎳等金屬粉末，缺點是密度大、易沉淀和難分散，炭系材料主要有導電炭黑、石墨、炭納米管和石墨烯等，缺點是顏色黑和難分散，摻雜型金屬氧化物粉體主要有摻銻氧化錫(ATO)、摻錮氧化錫(ITO)、摻鋁氧化鋅(ZAO)、導電云母、導電氧化鈦和導電硫酸鋇等，這類材料的缺點是導電性能欠佳。總的來說，傳統的抗靜電涂料制備技術主要存在以下不足:一是導電填料不夠理想，這主要表現在導電效果不好或者導電性能不穩定或者價格昂貴;二是現有的抗靜電涂料幾乎均以有機溶劑為溶劑，對環境污染嚴重。聚吡咯(PPy)由于具有制備方法簡單和導電性能優異，被視為最有希望取代金屬粉和碳粉填料的導電高分子材料，但是，聚吡咯存在著不溶不熔、機械延展性差、加工困難等缺點，難于直接加工應用，使其推廣運用受到限制，近年來發現把導電聚啦略包覆到無機納米粒子上制備納米復合材料，其合成方便，原料價格低，抗氧化性能好，一方面解決了導電聚吡咯的加工及成型性問題，另一方面可將高分子自身的導電性與納米粒子的功能性聚于一體，提高了聚吡咯的電導率，同時熱穩定性和機械延展性也得到提高，而且還有可能獲得其它的功能特征。李田等(高分子材料科學與工程，2006,22(2):251-253)采用聚吡咯/有機蒙脫土(PPy/OMMT)納米復合材料作為導電添加劑，聚酰胺作固化劑，制備了水性環氧抗靜電涂料，在導電添加劑用量僅為4%時，涂層電導率即達到3.2 X 10—8S/cm;徐均等(涂料工業，2005，35(6): 30-33)以導電性聚吡咯/二氧化硅(PPy/Si02)復合材料作導電助劑，與環氧樹脂乳液混合，經聚酰胺固化后，制備了電導率在10-9--10—4S/cm之間的水性環氧抗靜電涂料。
[0003]石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以Sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個碳原子厚度的二維納米材料，導熱系數高達5300W/m.K，而電阻率只約1-6Q.cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。以片狀的石墨烯為基體，在其表面原位聚合包覆導電聚吡咯層，制得聚吡咯/石墨烯納米導電復合材料，是理想的導電涂料添加劑。迄今為止，尚未見關于聚吡咯/石墨烯用于環氧抗靜電涂料的報道。
【
【發明內容】
】
[0004]有鑒于此，本發明提供一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料及其制備方法。
[0005]本發明采用如下技術方案:一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料，該涂料為A，B雙組份涂料，所述的A組分的組成及重量份數為:
環氧樹脂100份； 聚吡咯/石墨烯復合導電材料1-10份；
有機溶劑20-50份；
所述的B組分為固化劑，其用量為環氧樹脂的質量的8-30%。
[0006]優選的，所述的環氧樹脂為E-20，E-44，E-51，E-12中的至少一種。
[0007]優選的，所述的有機溶劑為二甲苯、正丁醇、環己酮、丙酮的至少一種。
[0008]優選的，所述的固化劑為固化劑TY651、固化劑TY650、固化劑T31、固化劑810、固化劑酮亞胺或固化劑NX-2040。
[0009]本發明還提供上述具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料的制備方法，它包括如下步驟:
[0010]S1:配制lmg/ml—5mg/ml的石墨稀溶液，加入FeCh，并超聲5_60min，其中FeCh與Py的物質的量之比為3:1-1:1;
[0011 ] S2:配制0.lmol/L—lmol/L的吡咯水溶液，加入TSANa，并超聲5_60min，其中TSANa的濃度為0—0.025g/ml;
[0012]S3:在冰水浴下，把配制好的石墨烯和FeCl3的混合溶液用滴液漏斗緩慢滴入到吡咯水溶液中，磁力攪拌原位聚合3-6小時；
[0013]S4:將所得產物用蒸餾水重復離心數次，除去濾液;然后將洗凈后的產物置于60-80 °C真空干燥箱中干燥12-24小時，得聚吡咯/石墨烯復合導電材料。
[0014]優選的，它還包括如下步驟:
[0015]S5:將聚吡咯/石墨烯復合導電材料和環氧樹脂在有機溶劑中混合，高速攪拌分散均勻，配成環氧抗靜電涂料的A組份;將固化劑溶于有機溶劑中攪拌均勻即為B組份;在使用時，將上述兩組物質混合均勻進行噴涂或者刷涂，涂層在常溫25°C固化48小時。
[0016]本發明的優點如下:
[0017]1.本發明通過原位聚合法合成聚吡咯/石墨烯納米復合導電材料，把導電聚吡咯包覆到石墨烯納米片上制備成納米復合材料，避免了導電聚吡咯的加工及成型性問題；
[0018]2.將聚吡咯自身的導電性與石墨烯的功能性聚于一體，提高了聚吡咯的電導率，可達到23S.cm—S制備的環氧抗靜電涂料的電導率在10—9—10—4S.cm"1；
[0019]3.制備工藝簡單，生產成本低，便于推廣和應用。
【【具體實施方式】】
[0020]為了使本專利的技術方案和技術效果更加清楚，下面結合實施例對本專利的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0021]實施例1:稱取50gFeCl3.6H2O溶于150mL去離子水中，加入0.15g石墨稀，用超聲波細胞粉碎機超聲15分鐘，使石墨烯均勻分散于溶液中，倒入滴液漏斗中待用。稱取6.0g對甲苯磺酸鈉(TSANa)溶液溶于150mL去離子水中，加入0.15g石墨烯，用超聲波細胞粉碎機超聲15分鐘，使石墨烯均勻分散于溶液中，然后加入5mL吡咯(PY)。在冰水浴下，把配制好的氯化鐵石墨烯的混合溶液用滴液漏斗緩慢滴入到TSANa石墨烯的混合溶液中，磁力攪拌反應4小時。反應結束后，將所得產物用蒸餾水重復離心數次，除去濾液，洗凈產物，然后將洗凈后的產物置于80°C真空干燥箱中干燥24小時，得到聚吡咯/石墨烯復合導電材料，電導率為23S.cm—1 ；
[0022]稱取環氧樹脂E-44100g，聚吡咯/石墨烯復合導電材料2g溶于20g正丁醇/ 二甲苯混合溶劑中，超聲分散30分鐘；稱取固化劑TY651 40g溶于一定量的正丁醇/二甲苯混合溶劑中，超聲分散均勻；將以上兩種組分的混合溶液混合均勻，按照GB/T 1727-1992《涂膜一般制備方法》，用刷涂法涂覆在馬口鐵表面，涂層在室溫25°C下固化48h。
[0023]用上海蘇雨電氣科技有限公司ZC46A型高阻計在室溫下測定涂在馬口鐵上的涂膜的體積電導率為1.9X10—8S.cm—、用東莞市勤興檢測儀器有限公司制造的QHQ型鉛筆硬度計按照國標GB/T6739-1996測定材料固化膜的鉛筆硬度，結果表明:該復合材料固化膜鉛筆硬度為2H。
[0024]實施例2:聚吡咯/石墨烯復合導電材料的制備同實施例1;
[0025]稱取環氧樹脂E-2010g，聚吡咯/石墨烯復合導電材料5g，溶于20g正丁醇/二甲苯/環己酮混合溶劑中，超聲分散30分鐘;稱取固化劑T31 12g溶于一定量的丙酮中，超聲分散均勻。將以上兩種組分的混合溶液混合均勻，室溫下噴涂于馬口鐵基材上面，涂層在常溫25°C 固化 48h。
[0026]用上海蘇雨電氣科技有限公司ZC46A型高阻計在室溫下測定涂在馬口鐵上的涂膜的體積電導率為4.7X 10—6S.cm—、該復合材料固化膜鉛筆硬度為2H。
[0027]實施例3:聚吡咯/石墨烯復合導電材料的制備同實施例1;
[0028]稱取環氧樹脂E-44100g，聚吡咯/石墨烯復合導電材料Sg溶于20g正丁醇/ 二甲苯混合溶劑中，超聲分散30分鐘；稱取固化劑TY651 40g溶于一定量的正丁醇/二甲苯混合溶劑中，超聲分散均勻；將以上兩種組分的混合溶液混合均勻，按照GB/T 1727-1992《涂膜一般制備方法》，用刷涂法涂覆在馬口鐵表面，涂層在室溫25°C下固化48h。
[0029]用上海蘇雨電氣科技有限公司ZC46A型高阻計在室溫下測定涂在馬口鐵上的涂膜的體積電導率為2.3X 10—4S.cm—、該復合材料固化膜鉛筆硬度為2H。
[0030]以上所述僅為本專利的優選實施例而已，并不用于限制本專利，對于本領域的技術人員來說，本專利可以有各種更改和變化。凡在本專利的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料，該涂料為A，B雙組份涂料，其特征在于，所述的A組分的組成及重量份數為: 環氧樹脂100份； 聚吡咯/石墨烯復合導電材料1-10份； 有機溶劑20-50份； 所述的B組分為固化劑，其用量為環氧樹脂的質量的8-30%。2.根據權利要求1所述的具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料，其特征在于，所述的環氧樹脂為E-20，E-44，E-51，E-12中的至少一種。3.根據權利要求1所述的具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料，其特征在于，所述的有機溶劑為二甲苯、正丁醇、環己酮、丙酮的至少一種。4.根據權利要求1所述的一種具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料，其特征在于，所述的固化劑為固化劑T Y 6 51、固化劑T Y 6 5 O、固化劑T 31、固化劑810、固化劑酮亞胺或固化劑NX -2040。5.—種權利要求1-4中任一所述的具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟: S1:配制lmg/ml—5mg/ml的石墨稀溶液，加入FeCh，并超聲5_60min，其中FeCh與Py的物質的量之比為3:1-1:1; S2:配制0.lmol/L—lmol/L的吡咯水溶液，加入TSANa，并超聲5-60min，其中TSANa的濃度為0—0.025g/ml; S3:在冰水浴下，把配制好的石墨烯和FeCl3的混合溶液用滴液漏斗緩慢滴入到吡咯水溶液中，磁力攪拌原位聚合3-6小時； S4:將所得產物用蒸餾水重復離心數次，除去濾液;然后將洗凈后的產物置于60-80°C真空干燥箱中干燥12-24小時，得聚吡咯/石墨烯復合導電材料。6.根據權利要求5中所述的具有抗靜電性能的環氧樹脂涂料的制備方法，其特征在于，它還包括如下步驟: S5:將聚吡咯/石墨烯復合導電材料和環氧樹脂在有機溶劑中混合，高速攪拌分散均勻，配成環氧抗靜電涂料的A組份;將固化劑溶于有機溶劑中攪拌均勻即為B組份;在使用時，將上述兩組物質混合均勻進行噴涂或者刷涂，涂層在常溫25°C固化48小時。
【文檔編號】C08G73/06GK106010118SQ201610495451
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】郭冰之, 何喜森, 劉嘉銘, 王磊, 矯慶澤, 李柳婷
【申請人】北京理工大學珠海學院