專利名稱：一種無機抗靜電水懸浮液的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種無機抗靜電水懸浮液的制備方法，具體涉及一種銻摻雜二氧化錫或含有該種物質的淺色粉體的抗靜電水懸浮液的制備方法。
近年來，隨著電子、通訊、航空、化工、紡織業的蓬勃發展，靜電現象和靜電問題越來越引起人們的廣泛關注。在干燥環境中，穿脫衣褲時，會看到閃爍的星火，聽到噼啪的聲音；在開啟或關閉電視機、計算機時會聽到滋滋的聲音，這都是人們日常生活中所遇到的最簡單的靜電放電現象。各種紡織品、塑料制品、電子元器件在貯存和使用時因摩擦等產生的靜電荷如沒有得到有效的釋放，積累到一定程度，輕則造成吸塵、電擊，影響制品的外觀及性能，重則因靜電放電產生火花而導致火災、爆炸等惡性事故，對人們的生命財產造成危害。所以，研制具有導電抗靜電的材料已成為目前國內外研究的一項重要課題。
要使ATO導電粉或ATO淺色導電粉最大發揮出其在導電涂層材料中的功能和性能，關鍵在于制備具有高度分散性、穩定性和優異抗靜電性的水懸浮液。
日本專利JP0479104公布了一種方法，該方法先以化學共沉淀法制出ATO粉，再與Na2SiO3及H2SO4溶液在pH為7時一起攪拌，使ATO表面包覆有一層SiO2，以改善其水分散性及導電性。
日本專利JP0812332公布的方法是在制備ATO粉的同時，加入鋁酸或鋁酸鈉或氯化鋁，在pH為4.0～7.0的條件下，化學共沉淀生成含Al的ATO粉。該法雖工藝簡單，但滴定終點pH值及其他工藝條件難于控制。
這兩種方法總的來說是制備時對ATO粉進行表面改性，以改善其水分散性，但對于用作導電涂層材料時有關ATO粉的抗靜電水懸浮液的制備和分散穩定方法未做詳細陳述。目前有關于ATO粉或淺色導電粉的制備和應用的文獻比較多，但針對ATO粉或淺色導電粉的抗靜電水懸浮液的制備及分散穩定的研究卻鮮有報導。
本發明的無機抗靜電水懸浮液的制備方法包括如下步驟(1)ATO粉或淺色導電粉的表面改性將ATO粉或淺色導電粉配制成固含量5％～30％的水漿，然后進行分散，分散方式可以是砂磨、高速剪切、高速乳化等，然后加入表面改性劑或/和偶聯劑，獲得一種經過表面改性ATO粉或淺色導電粉的漿料。
所說的表面改性劑為聚合物型表面活性劑，可優選采用PEG(聚乙二醇)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PAA(聚丙烯酸)、或PVA(聚乙烯醇)等。
所說的偶聯劑為硅烷偶聯劑如KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷，上海耀華化工廠)、KH560(γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷，上海耀華化工廠)，或鈦酸酯偶聯劑如鈦酸丁酯。
分散時間為30分鐘～2小時；表面改性劑或/和偶聯劑的加入量以ATO粉或淺色導電粉計為0.5％～5％；處理溫度為室溫～100℃，pH為3～10(用弱酸弱堿如醋酸和氨水調節pH)。(2)抗靜電水懸浮液的制備在上述經表面處理的漿料中加入分散劑，在pH為3-10(用弱酸弱堿如醋酸和氨水調節pH)的條件下進行分散，即可獲得所說的ATO粉或淺色導電粉的水懸浮液。
分散方法可采用濕法研磨(如球磨、砂磨等)、高速剪切或乳化、高壓液流粉碎等方式，若采用研磨方式，可以鋯珠、氧化鋁珠等為球磨介質；所說的分散劑可為電解質類分散劑或高分子超分散劑，可優選采用六偏磷酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉、焦磷酸鈉、聚丙烯酸鈉或聚乙二醇等中的一種或一種以上。
按照本發明，也可將步驟(1)所獲得的漿料經過濾、干燥，加水打漿，然后再按照步驟(2)的方法制備ATO粉或淺色導電粉的水懸浮液。
所制得的水懸浮液具有如下性能(1)ATO水懸浮液的粒徑在100nm左右，分散性較好；(2)涂膜的表面電阻較低(2～7×107Ω/□)，抗靜電性能優異；(3)穩定性好，可貯存6個月以上而不發生絮凝和分層。
表面電阻測試方法如下將抗靜電水懸浮液以醇(如甲醇、乙醇、丙醇或其混合液)稀釋(1∶15，體積比)，以浸漬法在載玻片上(25.4×76.2mm)進行鍍膜(人工鍍膜或機械鍍膜)，然后在105℃下烘干，用ZC46A型高阻計測試其表面電阻，以Ω/□表示。
用上述方法制備的抗靜電水懸浮液，生產成本低，操作簡單，易于工業化生產，可廣泛用于纖維、布料的抗靜電整理，及塑料、紙張、電子元器件(尤其是顯象管或顯示器屏幕)的表面抗靜涂層。
圖2為本發明制得的ATO水懸浮液的透射電鏡照片，采用日本JEOL Ltd.的JME-1200EX II(QX2000)型透射電子顯微鏡測定。
實施例1將90gATO粉加入到1000ml燒杯中，并加入去離子水400ml，高速剪切0.5小時，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，繼續分散1小時，溫度為40℃，用醋酸調pH為4。
將上述ATO水漿轉移到球磨瓶中，用氨水調pH為7，加入0.8mm～1.2mm鋯珠，使填充體積達到60％，球磨40小時后，加入六偏磷酸鈉0.5g，繼續球磨24小時，然后用篩網過濾得到ATO水懸浮液。
從
圖1與圖2可以看出，ATO粉在水中呈單分散，并且具有枝權型結構，所制得ATO水懸浮液平均粒徑為90nm，表面電阻為2～3×107Ω/□。
實施例2將90gATO粉加入到1000ml燒杯中，并加入去離子水400ml，高速乳化0.5小時，加入鈦酸丁酯1.0g，繼續乳化1小時。溫度為40℃，用氨水調pH為7，過濾洗滌，105℃下烘干，粗粉碎。
將上述表面處理的ATO粉打漿后(漿料固含量20％)轉移到砂磨機中，加入0.8mm～1.2mm鋯珠，使填充體積達到60％，砂磨30min后，加入乙醇胺0.1g，繼續砂磨3小時，然后用篩網過濾得到ATO水懸浮液。所制得ATO水懸浮液平均粒徑為101nm，表面電阻為3～5×107Ω/□。
實施例3將40gATO粉加入到1000ml燒杯中，并加入去離子水400ml，砂磨分散0.5小時，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，繼續分散1小時，溫度為40℃，用醋酸調pH為4。
將上述ATO水漿轉移到球磨瓶中，用氨水調pH調為7，加入0.8mm～1.2mm鋯珠，使填充體積達到60％，球磨40小時后，加入十二烷基苯磺酸鈉0.2g，繼續球磨24小時，然后用篩網過濾得到ATO水懸浮液。
所制得ATO水懸浮液平均粒徑為98nm，表面電阻為2～3×107Ω/□。
實施例4將150gATO粉加入到1000ml燒杯中，并加入去離子水400ml，高速剪切1.0小時，加入KH550 1.0克，繼續分散1小時，溫度為50℃，用醋酸調pH為6。
將上述ATO水漿轉移到球磨瓶中，用氨水調pH為7，加入0.8mm～1.2mm鋯珠，使填充體積達到60％，球磨40小時后，加入0.5g六偏磷酸鈉，0.1g乙醇胺，繼續球磨24小時，然后用篩網過濾得到ATO水懸浮液。
所制得ATO水懸浮液平均粒徑為104nm，表面電阻為2～3×107Ω/□。
實施例5將90gATO粉加入到1000ml燒杯中，并加入去離子水400ml，高速剪切1.5小時，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，繼續分散1小時，溫度為室溫，用氨水調pH為9。
將上述ATO水漿轉移到高壓液流粉碎機中，用醋酸調pH為7，加入焦磷酸鈉0.5g，循環20次，壓力1500公斤，得到ATO水懸浮液。
所制得ATO水懸浮液平均粒徑為106nm，表面電阻為5～7×107Ω/□。
實施例6將90gATO淺色導電粉(二氧化鈦為載體)加入到1000ml燒杯中，并加入去離子水400ml，高速剪切0.5小時，加入PEG400 0.9g，PVP1.2g，繼續分散1小時，溫度為40℃，用醋酸調pH為4。
將上述水漿轉移到球磨瓶中，用氨水調pH為7，加入0.8mm～1.2mm鋯珠，使填充體積達到60％，球磨40小時后，加入六偏磷酸鈉0.5g，繼續球磨24小時，然后用篩網過濾得到ATO淺色導電粉的水懸浮液。所制得ATO淺色導電粉的水懸浮液平均粒徑為320nm，表面電阻為7～8×108Ω/□。
權利要求
1.一種無機抗靜電水懸浮液的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)ATO粉或淺色導電粉的表面改性將ATO粉或淺色導電粉配制成水漿，然后進行分散，再加入表面改性劑或/和偶聯劑，獲得一種經過表面改性ATO粉或淺色導電粉的漿料；所說的表面改性劑為聚合物型表面活性劑，所說的偶聯劑為硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑如鈦酸丁酯，表面改性劑或/和偶聯劑的加入量以ATO粉或淺色導電粉計為0.5％～5％，pH為3～10；(2)抗靜電水懸浮液的制備在上述經表面處理的漿料中加入分散劑，在pH為3-10的條件下進行分散，即可獲得所說的ATO粉或淺色導電粉的水懸浮液，所說的分散劑為電解質類分散劑或高分子超分散劑。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的表面改性劑為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸或聚乙烯醇中的一種，所說的偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的分散劑為六偏磷酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉、焦磷酸鈉、聚丙烯酸鈉或聚乙二醇等中的一種或一種以上。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，分散方法采用濕法研磨、高速剪切或乳化、高壓液流粉碎方式。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，采用研磨方式，以鋯珠或氧化鋁珠為球磨介質。
6.如權利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，將ATO粉或淺色導電粉配制成固含量5％～30％的水漿，然后進行分散。
7.如權利要求1～5任一所述的方法，其特征在于，將步驟(1)所獲得的漿料經過濾、干燥，加水打漿，然后再按照步驟(2)的方法制備ATO粉或淺色導電粉的水懸浮液。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，將步驟(1)所獲得的漿料經過濾、干燥，加水打漿，然后再按照步驟(2)的方法制備ATO粉或淺色導電粉的水懸浮液。
全文摘要
本發明公開了一種無機抗靜電水懸浮液的制備方法。該方法包括ATO粉或淺色導電粉采用表面改性劑或/和偶聯劑的表面改性以及在經表面處理的漿料中加入分散劑進行懸浮液的制備等步驟,獲得所說的ATO粉或淺色導電粉的水懸浮液ATO料漿水懸浮液的粒徑在100nm左右,分散性較好,涂膜的表面電阻較低(2～7×10
文檔編號C09K3/16GK1357590SQ01131908
公開日2002年7月10日 申請日期2001年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者遲艷波, 陳雪花, 吳越, 趙陽, 張健, 胡壽民 申請人:上海博納科技發展有限公司