一種導電型防靜電涂料、卷材及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及高分子涂料和卷材技術領域，尤其涉及一種導電型防靜電涂料、卷材 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨科技的不斷進步，自動化程度的不斷提高，對防靜電的要求越來越高，微弱的電 荷和摩擦導致的電荷將妨礙自動化生產過程、影響高精密儀器的精準度以及產品加工質 量，嚴重則會引起火災、爆炸等事故。
[0003] 目前，現有的防靜電涂料，絕大部分采用導電粉類和導電纖維類導電材料作為外 添加導電材料。
[0004] 申請公布號為CN1594470A的發明專利申請文獻公開了一種高固體份防靜電環氧 地坪涂料，其采用導電粉作為外添加導電材料，表面電阻達1〇 5~107Ω，表觀和理化性能好。 雖然，導電粉在涂料中能均勻分布，但在實際施工過程中，涂層的最終導電性能易于受到眾 多因素的影響，如：導電粉沉降、施工厚度、環境溫度、配套底涂等，使得防靜電地坪的最終 導電性能不穩定。
[0005] 申請公布號為CN1854217A的發明專利申請文獻公開了一種導靜電型環氧樹脂地 坪涂料，包括面漆和底漆，各組分的組成如下：面漆甲組份包括雙酚Α型環氧樹脂Ε-51，顏 料，填料，活性稀釋劑，非活性增韌稀釋劑，濕潤分散劑，流變劑，消泡劑，流平劑和導電短纖 維漿;面漆乙組份為改性脂環族胺固化劑。該涂料采用導電纖維漿作為外添加導電材料，表 面體積電阻達105~107 Ω，導電性能穩定持久，表觀和理化性能好。但在涂料攪拌過程中， 導電纖維頂端與涂層表面的距離拉長，就可能無法傳導靜電。導電纖維彎曲的區域和無分 布區域就形成了防靜電地坪的導電盲區。
[0006] 申請公布號為CN101397473A的發明專利申請文獻公開了一種新型添加型無溶劑 環氧自流平方靜電地坪涂料，其中，涂料由甲組的環氧樹脂、活性稀釋劑、導電粉、導電纖維 漿、表面助劑、色漿、填料和乙組的改性胺類環氧固化劑構成，將甲、乙兩組按質量百分比混 合、攪勻即可。該地坪涂料解決了導電粉類防靜電地坪涂料導電性能不穩的問題，也解決了 導電纖維類防靜電地坪涂料的導電盲區問題。
[0007] 申請公布號為CN101818015A的發明專利申請文獻公開了一種水性防靜電環氧地 坪涂料及其制備方法與應用，該地坪涂料由甲組份和乙組份組成，其中，按重量份數計，甲 組份的成分組成為:環氧樹脂40~45份;活性稀釋劑1~4份;色漿12~18份;分散劑0.05~ 〇. 2份;濕潤劑0.05~0.2份;流平劑0.1~0.5份;消泡劑0.1~0.5份;脫泡劑0.01~0.1份； 有機蠟粉0.5~2份;石英粉2~6份;碳酸鈣20~30份；導電纖維5~10份;按重量份數計，乙 組份的成分組成為：水性固化劑50~80份;水性成膜助劑0.5~2份;水20~50份;流平劑為 0.05~0.2份。以上配比要求，乙組份中所述的水性固化劑中的活潑氫有效含量與甲組份中 所述環氧樹脂中的環氧基有效含量相當；所述的活性稀釋劑為單環氧基活性稀釋劑;所述 導電纖維為鍍金屬的碳纖維或直接的金屬纖維。該涂料電阻低且硬度高、耐磨。
[0008] 雖然，上述涂料在一定程度上降低了防靜電涂料的電阻，提高了防靜電涂料的導 電性，但其導電性仍有待提高。此外，除考慮導電型防靜電涂料外，還應調整卷材的設計。
[0009] 目前，防靜電卷材大多數為耗散型防靜電，無法快速導走電荷，極少數的PVC材料 能達到導電型防靜電的要求，但是PVC的耐壓性、耐磨性很難達到自動化、工業化的生產場 所。
[0010]授權公告號為CN203097215U的實用新型專利公開了一種防靜電纖維增強環氧樹 脂復合地板，該復合地板為層狀結構，包括從上至下依次相互粘接的防靜電環氧樹脂表面 層、纖維網格布增強層、防靜電材料基礎層和二次纖維增強層。
[0011]上述卷材雖具有導電性，但是，其為耗散型防靜電卷材，電阻值高，無法滿足要求 較高的導電型防靜電場所的需求，結構中采用兩次非導電型纖維增強層，導致導電性能不 穩定。
【發明內容】
[0012] 本發明提供了一種導電型防靜電涂料以及導電型防靜電卷材和其制備方法，該導 電型防靜電涂料導電性高，以該涂料制備獲得的導電型防靜電卷材具有較低的電阻，電阻 值在10 4~106Ω，能夠永久性導電，可快速消除電荷，滿足自動化、工業化生產場所的高耐 磨、耐壓、抗撕裂等性能。
[0013] -種導電型防靜電涂料，由重量比為10:2~5的Α組分和Β組分組成；
[0014] 其中，以質量百分數計，A組分的組成為： 環氧樹脂 40~65%; 稀釋劑 10~15%; 增韌劑 1~5%; 潤濕分散劑 0.5~1 %: 消泡劑 0」~0.5%;
[0015] 流平劑 0.1~0.5%; 短切碳纖維 1~5%; 導電填料 15~35%; 色漿 1~5%; 其余為礦物填料；
[0016] B組分的組成為：
[0017] 固化劑 91~98 %;
[0018]其余為固化促進劑。
[0019] 作為優選，所述導電型防靜電涂料，由重量比為10:2~5的A組分和B組分組成；
[0020] 其中，以質量百分數計，A組分的組成為： 環氧樹脂 45~60%;
[0021] 稀釋劑 Π ~15%; 增韌劑 2~5%; 潤濕分散劑 0.8~1%; 消泡劑 0,1~0,4%; 流平劑 0.2-0.5%；
[0022] 短切碳纖維 2~5%: 導電填料 18~33%; 色漿 3~5%; 其余為礦物填料；
[0023] B組分的組成為：
[0024] 固化劑 91~98 %;
[0025]其余為固化促進劑。
[0026] 作為優選，所述短切碳纖維的長度為0.5~4mm，能均勾的分布于涂料中，若碳纖維 長度過短，則對涂料導電性能的提高作用較小，若碳纖維長度太長，易使碳纖維在涂料中分 散不均，造成碳纖維結團，而影響涂料的導電性能。
[0027] 具體地，所述的導電填料為石墨粉、云母粉、炭黑、鈦白粉、硫酸鋇、銅粉、鋁粉、納 米級Sn02微粉、氧化鋅晶須中的至少一種。
[0028] 短切碳纖維中的纖維是線狀無規則分布的，而導電填料為粉末狀，將兩者加入到 涂料的其他組分后，碳纖維和導電填料均會分布于樹脂體系中，被樹脂包裹;而兩者的同時 存在，則會產生協同作用。因為，導電性非常好的導電短切碳纖維，通過其特殊的線狀無規 則三維立體結構，分布于樹脂體系中，使體系中的導電填料相互連接，從而快速均勻的導走 電荷。
[0029] 不同的導電填料對涂料的導電性有影響，與此同時，不同形狀、不同性能的導電填 料的添加也會相互促進，彌補自身特性的不足，在增加涂料導電性的同時，也提高了涂料導 電的均勻性。
[0030] 作為優選，以質量百分數計，所述的導電填料由以下組分組成：云母粉30~60%; 硫酸鋇10~30% ;其余為錯粉、納米級Sn〇2微粉、氧化鋅晶須中的至少一種；
[0031] 或者，氧化鋅晶須5~15% ;鋁粉30~50% ;納米級Sn〇2微粉10~20% ;其余為硫酸 鋇、云母粉中的至少一種。
[0032] 更優選，所述導電填料的細度為400~1000目，吸油值10~50ml/100g，電阻率小于 70 Ω /cm。若導電填料細度的目數太低會降低涂料的導電性，若太高，則會降低涂料的流動 性;而導電填料的吸油值太高會使涂料的粘度過高，流平性差；另外，若導電填料的電阻太 高，影響整個涂料的電阻值。所以，導電填料的細度、吸油值以及電阻率都對涂料的導電性 有所影響。
[0033] 當然，短切碳纖維的使用不僅增加了本發明涂料的導電性能，同時也提高了采用 該涂料制備獲得的卷材的強度。
[0034] 本發明還提供了一種導電型防靜電高分子卷材，為層狀結構，包括從上至下通過 所述的導電型防靜電涂料依次相互粘接的導電型防靜電涂料表面層、碳纖維表面氈層、碳 纖維布層和碳纖維氈層。其中，碳纖維布主要起到提高卷材強度的作用，使卷材的整體性得 到提高，而碳纖維表面氈不僅提高了卷材的導電性能，還使卷材表面更為光滑平整;碳纖維 氈不僅增強了卷材的導電性，同時也為卷材提供了一定的厚度。
[0035]作為優選，所述碳纖維布層中的碳纖維布的厚度為0.1~0.4mm，克重為120~ 450g/m2;所述碳纖維氈層中的碳纖維氈的克重為100~400g/m2;所述碳纖維表面氈層中的 碳纖維表面氈的克重為30~100g/m 2。卷材各結構層不宜太薄，否則會影響卷材的整體性和 相應的力學性能，而太厚，又會導致卷材彎曲性差，不容易收卷后安裝；因此，卷材中每層的 厚度都應控制適宜。
[0036] 本發明還提供了一種所述導電型防靜電高分子卷材的制備方法，包括：
[0037] (1)將所述碳纖維布浸漬于導電型防靜電涂料中，所述碳纖維布的一面與碳纖維 氈粘結復合，固化后，形成碳纖維布層和碳纖維氈層；
[0038] (2)在所述碳纖維布層的另一面涂布導電型防靜電涂料，并與碳纖維表面氈粘結 復合，固化后，形成碳纖維表面氈層；
[0039] (3)在所述碳纖維表面氈層上涂布導電型防靜電涂料，固化后，形成導電型防靜電 涂料表面層；
[0040] (4)冷卻、切邊收卷，得到所述導電型防靜電卷材。
[0041] 作為優選，步驟（1)中，所述浸漬的時間為5~20秒。浸漬時間不宜過短，否則碳纖 維布浸漬不透，粘結性不好;同時也會影響卷材的導電性。
[0042] 作為優選，步驟（1)中，固化溫度為110~120 °C，時間為8~12分鐘；步驟(2)中，固 化溫度為1 〇〇~120 °C，時間為5~10分鐘;步驟(3)中，固化溫度為110~140 °C，時間為8~13 分鐘。采用上述制備工藝能夠提高卷材的固化度，使卷材的尺寸穩定性好、電性能穩定，且 具有永久性。
[0043] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0044] (1)本發明以無溶劑環氧樹脂作為基礎復配體系，添加短切碳纖維和導電填料，獲 得的導電性防靜電涂料不僅環保、具有優異的理化性能，而且導電性好；
[0045] (2)本發明采用導電碳纖維布、導電碳纖維氈以及導電碳纖維表面氈作為卷材的 導電骨架，降低了卷材的電阻，既保證了很好的導電性能，防靜電性能持久，使用壽命長，還 大大提高了卷材的力學性能；
[0046] (3)本發明采用高溫工藝固化、工業流水線生產，保證了材料性能的穩定性，不受 環境氣候、溫度、濕度的影響。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合具體實施案例對本發明做進一步說明。
[0048] 下列實施例中所涉及的材料來源為:環氧樹脂128(宏昌電子材料股份有限公司）； 活性稀釋劑SM692(江蘇三木化工有限公司）