專利名稱：一種乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種導電涂料，特別涉及一種乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料 及制備方法。
背景技術：
隨著社會工業化步伐的加速，特種功能涂料產業也隨之蓬勃發展，特別是在某些 特定應用領域，如石化、建筑、通訊、交通等，一類導電防腐耐熱涂料正日益引起人們的關注。由于導電涂料的導電性能由導電填料決定，因此填料的電阻率、顆粒大小、含量及 填料與基料的相容性等就成為影響涂料導電性能優劣的因素。目前，導電填料主要有金屬 粉末、金屬氧化物粉末和碳系粉末等，其中金屬填料及金屬氧化物粉末導電性較好，但較易 與酸堿環境發生物化反應，且價格昂貴，不能滿足特定的應用要求或不適于大規模使用。因 此，碳系材料為導電介質就日益成為科研工作者關注的焦點。就導電涂料的耐腐蝕性能而言，則取決于填料、基料與環境介質間的化學反應活 性、填料能否在基料中形成均一穩定的涂層、涂料中各組成成分的劑量、涂層與基底材料的 結合力等諸多因素，與此同時，涂層的耐熱性能也與填料與基料的熱穩定性直接相關。綜上 述，尋求一種成本較低、環保、涂覆的涂層電阻率低、耐腐蝕強及耐熱性優異的涂料就成為 本研究領域炙手可熱的話題。
發明內容
本發明目的是提供一種乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料及其制備方法，該 涂料涂覆簡單，涂層表面具有優異的防腐、導電及耐熱性能。本發明采用的技術方案是—種乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，所述的導電涂料由以下質量配比的 原料組成導電填料 6 50份樹脂漆基料16 50份稀釋劑 22 32份偶聯劑 1 2份樹脂漆固化劑7 8份所述的導電填料為石墨碳粉復合粉體，所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與 納米級碳粉1 0. 1 0. 5的混合，所述的微米級石墨粒徑為1800 2500目，納米級碳粉 粒徑為7500 8500目；所述的樹脂漆基料為乙烯基酯樹脂和有機氟樹脂以質量比為1.2 10 1混合；所述的稀釋劑為乙酸乙脂；所述的偶聯劑為硅烷類偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑，優選硅烷類偶聯劑，使最終涂料的導電性、抗老化機防腐性能較好；所述硅烷類偶聯劑為下列之一硅烷類偶聯劑KH-570、 硅烷類偶聯劑KH-560或硅烷類偶聯劑KH-550 ；所述的樹脂漆固化劑為脂肪族胺類固化劑、芳香族二胺類固化劑或雙氰胺類固化 劑，優選脂肪族胺類固化劑；所述脂肪族胺類固化劑為己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺；本發明所述的導電涂料按如下方法制成將導電填料先在120 160°C下進行熱 處理，熱處理時間1 2h，再將熱處理后的導電填料與樹脂漆基料球磨混合，混合均勻，再 添加偶聯劑，制成準涂料產品，其中的球磨介質為任意剛性球；在涂裝操作時，添加稀釋劑 與樹脂漆固化劑，攪拌混合成均一穩定的混合物即為導電涂料；稀釋劑與固化劑在涂裝時 添加，避免涂料生產完成后，由于固化劑的加入使得涂料在待銷售過程中自身固化，無法涂 裝，致使涂料失效。本發明所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，所述的導電涂料優選以下 質量配比的原料組成石墨碳粉導電填料6 50份乙烯基酯樹脂 12 40份有機氟樹脂 4 10份乙酸乙脂22 32份硅烷類偶聯劑 1 2份樹脂漆固化劑 7 8份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0. 1 0. 5的 混合；所述硅烷類偶聯劑優選為硅烷類偶聯劑KH570 ；所述樹脂漆固化劑優選為己二胺。優選方案之一乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料由以下質量配比的原料組 成石墨碳粉復合粉體32份乙烯基酯樹脂 40份有機氟樹脂 4份硅烷類偶聯劑 2份樹脂漆固化劑 8份乙酸乙酯26份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.2的混合。優選方案之二乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料由以下質量配比的原料組 成石墨碳粉復合粉體50份乙烯基酯樹脂 40份有機氟樹脂6份硅烷偶聯劑2份樹脂漆固化劑 7份乙酸乙酯32份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.3的混合。優選方案之三乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料由以下質量配比的原料組成
石墨碳粉復合粉體40份
乙烯基酯樹脂42份
有機氟樹脂6份
硅烷偶聯劑2份
樹脂漆固化劑8份
乙酸乙酯22份
所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.2的混合。
進一步，本發明所述的導電填料按以下方法制備將微米級石墨與納米級碳粉以
質量比1 0. 1 0.5攪拌混合，加入箱式電阻爐中，120°C熱處理1 2h，制成石墨碳粉復 合粉體；所述微米級石墨粒徑為2000目，納米級碳粉粒徑為8000目。本發明所述的乙烯基樹脂、有機氟樹脂、硅烷類偶聯劑及樹脂漆固化劑均為市售。所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料的制備方法，推薦按照以下步驟進 行(1)將6 50份石墨碳粉復合粉體先在120 160°C進行熱處理，熱處理時間1 2h， 再將熱處理石墨碳粉復合粉體與12 40份乙烯基酯樹脂和4 10份有機氟樹脂混合，在 球磨攪拌機中20 120r/min持續球磨1 2h，制得導電復合涂料；(2)將1 2份硅烷偶 聯劑加入步驟(1)所制備的導電復合涂料中，120 180r/min球磨1 池，制得準涂料產 品；⑶在涂裝操作時，將22 32份稀釋劑和7 8份樹脂漆固化劑加入步驟(2)所制備 的準涂料產品中，攪拌混合均勻，制得乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料；所述稀釋劑 與樹脂漆固化劑投料質量之比為1. 2 10 1。涂層的導電性能由填料的電阻率、顆粒大小、含量及填料與基料的相容性等因素 決定，本發明中采用微米級石墨與納米級碳粉為復合式導電填料。石墨是一熔點極高、導 熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬的無機非金屬礦物，因石墨中每個碳原子與其他碳原子只形成三 個共價鍵，每個碳原子仍然保留一個自由電子來傳輸電荷，因此石墨具有較好的導電性，同 時，石墨具有極佳的化學穩定性與抗熱震性，常溫下能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕，當 在使用時能經受住溫度的劇烈變化而不致破壞，即使溫度突變，石墨的體積也變化不大。從 單一石墨填料對于涂層空間導電體系的構成而言，當加入一定量的納米碳粉時，會增大導 電粒子的接觸面，減小接觸電阻，進而利于形成涂層三維方向的導電通道，使得涂層的導電 性能更為優越。涂料在涂裝過程中添加了有機稀釋劑，該稀釋劑中的有機成分與填料中水份的揮 發性能的差異較大，導致涂層表面呈多微孔結構，最終影響涂層的綜合防腐性能，因此，本 發明在導電填料與基料混和之前，對導電填料進行熱處理尤為重要。環氧樹脂是含有環氧基團的樹脂的總稱，由于它的分子結構中有環氧基、羥基和 醚基，故有高度的極性，使環氧樹脂分子能與鄰界面產生電磁引力，而使環氧基團能與介質 表面游離基團反應而形成化學鍵，所以環氧樹脂的粘合力特別強，這是環氧樹脂作為涂料 的最優良性能，但其固化后交聯度高，質脆、耐熱性和耐沖擊性較差。為克服上述固化后涂層缺陷，本發明中采用耐化學藥品性、耐磨性及耐候性優異 的乙烯基酯樹脂為基料。乙烯基酯樹脂是由環氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環加成反應而制 得，它保留了環氧樹脂的基本鏈段，又有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能，且混以具有耐熱性、耐藥性、摩擦特性、電氣特性等優異性能的有機氟樹脂為成膜物質，使之涂膜具有良好 的機械性能和電性能，并有卓越的耐熱性、耐候性和耐藥品性。環氧樹脂分子鏈末段的環氧基團在熱固性高分子中充當交聯時的活性點，與這些 環氧基團反應的化學藥品叫做固化劑，其中一般含有與氮，氧或硫相連的活性氫原子，兩者 反應后的產物為環氧固化物。固化物是環氧樹脂與固化劑通過直接加成反應或樹脂分子中 環氧基的開環聚合反應制備的，而使分子鏈發生交聯形成堅硬的體型高分子化合物，該體 系具有優良的力學性能。此外，固化反應過程中沒有水或其它揮發性副產物產生，它們和不 飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出很低的收縮性，因此產生的內應力小， 這也有助于提高粘附強度。本發明中輔以少量偶聯劑，提高石墨與碳粉在涂層中的分散性、潤濕性及與成膜 基料的相容性。偶聯劑的親無機基團與填料表面結合，親有機基團與高分子樹脂纏結或反 應，利用其特有的分子橋性能使表面性質相差很大的無機填料與高分子材料相容，從而大 大提高復合材料的物理性能、電性能、熱性能等，本發明涂料中選取硅烷偶聯劑用以更好地 提高涂層導電、熱穩定性及增強涂料與涂覆面之間的結合力。與現有技術相比，本發明有益效果主要體現在涂層具有更強的附著力及導電性 能，耐酸、耐堿、耐鹽性能遠優于現行同類產品，特別是在接地領域，該產品具備優越的抗瞬 時大流流沖擊性能。
圖1乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料制備工藝流程圖
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于 此實施例1選用質量比為1 0. 2的石墨QOOO目)與碳粉(8000目)復合粉體35g，攪拌混 合，置于箱式電阻爐中120°C熱處理池；再將復合粉體與46g樹脂基料(乙烯基酯樹脂與有 機氟樹脂的質量比為10 1)球磨攪拌(球磨介質為氧化鋯球)混合，乙烯基酯樹脂采用 分批加料，在加料過程中，球磨速度為20r/min，待加料完畢后，120r/min持續球磨池。然 后，添加2g硅烷偶聯劑KH-570(江蘇晨光偶聯劑有限公司)于上述混合填料中，180r/min 球磨攪拌lh。球磨結束后，將準涂料產品成型封裝。當涂裝時，添加^g乙酸乙酯稀釋劑與 Sg己二胺固化劑，攪拌混合成均一穩定的混合物117g，即為乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系 導電涂料，記為樣品-1，性能參數見表1。實施例2 石墨QOOO目)與碳粉(8000目)質量比為1 0. 3的石墨碳粉復合粉體50g，樹 脂漆基料46g(乙烯基酯樹脂與有機氟樹脂的質量比為10 l)，2g硅烷偶聯劑KH-570，乙 酸乙酯稀釋劑32g，己二胺固化劑7g，其他操作同實施例1，制備乙烯基酯樹脂強防腐耐熱 碳系導電涂料，記為樣品-2，性能參數見表1。實施例3
石墨QOOO目)與碳粉(8000目)質量比為1 0. 2的石墨碳粉復合粉體40g，樹 脂基料48g(乙烯基酯樹脂與有機氟樹脂的質量比為10 l)，2g硅烷偶聯劑KH-570，乙酸 乙酯稀釋劑22g，己二胺固化劑8g，其他操作同實施例1，制備乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳 系導電涂料，記為樣品-3，性能參數見表1。
表1中的粘度測定按GB/T1723-1993《涂料粘度測定法》檢測得到。 涂料固含量按GB/T1725-2007《色漆、清漆和塑料不揮發物含量的測定》檢測得到。 涂料干燥時間按GB/T17^-1979(1989)《漆膜、膩子膜干燥時間測定法》檢測得到。 涂料耐沖擊強度按GB/T1732-1993《漆膜耐沖擊測定法》檢測得到。 涂料耐液體介質性能按GB/T9274-1988《色漆和清漆耐液體介質的測定》檢測得
表1乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料性能檢測結果
權利要求
1.一種乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于所述的導電涂料由以下質 量配比的原料組成導電填料 6 50份 樹脂漆基料16 50份 稀釋劑 22 32份 偶聯劑 1 2份 樹脂漆固化劑7 8份所述的導電填料為石墨碳粉復合粉體，所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米 級碳粉以質量比為1 0. 1 0. 5混合；所述的微米級石墨粒徑為1800 2500目，納米級 碳粉粒徑為7500 8500目；所述的樹脂漆基料為乙烯基酯樹脂和有機氟樹脂以質量比1.2 10 1混合；所述的稀釋劑為乙酸乙脂；所述的偶聯劑為硅烷類偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑；所述的樹脂漆固化劑為脂肪族胺類固化劑、芳香族二胺類固化劑或雙氰胺類固化劑； 所述的導電涂料按如下方法制成將導電填料先在120 160°C進行熱處理，熱處理 時間1 2h，再將熱處理后的導電填料與樹脂漆基料球磨混合，混合均勻，再添加偶聯劑， 制成準涂料產品，其中的球磨介質為任意剛性球；在涂裝操作時，添加稀釋劑與樹脂漆固化 劑，攪拌混合成均一穩定的混合物即為導電涂料。
2.權利要求1所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于所述的導電 涂料由以下質量配比的原料組成石墨碳粉復合粉體 6 50份 乙烯基酯樹脂12 40份 有機氟樹脂4 10份 乙酸乙脂 22 32份 硅烷類偶聯劑1 2份 樹脂漆固化劑7 8份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.1 0.5的 混合；所述硅烷類偶聯劑為硅烷類偶聯劑KH-550、硅烷類偶聯劑KH-560或硅烷類偶聯劑 KH-570 ；所述樹脂漆固化劑為脂肪族胺類固化劑。
3.如權利要求1所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于所述的導 電涂料由以下質量配比的原料組成石墨碳粉復合粉體32份 乙烯基酯樹脂 40份 有機氟樹脂 4份 硅烷類偶聯劑 2份 樹脂漆固化劑 8份 乙酸乙酯沈份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.2的混合。
4.如權利要求1所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于所述的導電涂料由以下質量配比的原料組成 石墨碳粉復合粉體50份 乙烯基酯樹脂 40份 有機氟樹脂 6份 硅烷類偶聯劑 2份 樹脂漆固化劑 7份 乙酸乙酯32份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.3的混合。
5.如權利要求1所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于所述的導 電涂料由以下質量配比的原料組成石墨碳粉復合粉體40份 乙烯基酯樹脂 42份 有機氟樹脂 6份 硅烷類偶聯劑 2份 樹脂漆固化劑 8份 乙酸乙酯22份所述的石墨碳粉復合粉體是微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0.2的混合。
6.如權利要求1 5之一所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于 所述的微米級石墨粒徑為2000目，納米級碳粉粒徑為8000目。
7.如權利要求1 5之一所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于 所述的脂肪族胺類固化劑為乙二胺、己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺。
8.如權利要求1 5之一所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料，其特征在于 所述硅烷類偶聯劑為硅烷類偶聯劑KH-570。
9.如權利要求1所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料的制備方法，其特征在 于所述導電填料按照以下步驟制備將微米級石墨與納米級碳粉以質量比1 0. 1 0. 5 混合，在120°C進行熱處理，熱處理時間1 池，制成石墨碳粉復合粉體。
10.如權利要求9所述的乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料的制備方法，其特征 在于所述的方法按照以下步驟進行(1)將6 50份石墨碳粉復合粉體先在120 160°C 進行熱處理，熱處理時間1 2h，再將熱處理石墨碳粉復合粉體與12 40份乙烯基酯樹 脂及4 10份有機氟樹脂混合，在球磨攪拌機中20 120r/min持續球磨1 池，制得導 電復合涂料；(2)將1 2份硅烷偶聯劑加入步驟(1)所制備的導電復合涂料中，以氧化鋯 球為球磨介質，120 180r/min球磨1 2h，制得準涂料產品；(3)在涂裝操作時，將22 32份稀釋劑和7 8份樹脂漆固化劑加入步驟(2)所制備的準涂料產品中，攪拌混合均勻， 制得乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料；所述稀釋劑與樹脂漆固化劑投料質量之比為 1. 2 10 1。
全文摘要
本發明公開了一種乙烯基酯樹脂強防腐耐熱碳系導電涂料及其制備方法，所述涂料由以下質量配比的原料組成石墨碳粉復合體6～50份、乙烯基酯樹脂12～40份、有機氟樹脂4～10份、偶聯劑1～2份、樹脂漆固化劑7-8份和稀釋劑22～32份；所述石墨碳粉復合粉體為微米級石墨與納米級碳粉以質量比1∶0.1～0.5的混合；所述的偶聯劑為硅烷類偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑；所述樹脂漆固化劑為脂肪族胺類固化劑、芳香族二胺類固化劑或雙氰胺類固化劑；所述稀釋劑為乙酸乙酯；本發明有益效果主要體現在涂層具有更強的附著力及導電性能，耐酸、耐堿、耐鹽性能遠優于現行同類產品，特別是在接地領域，該產品具備優越的抗瞬時大流流沖擊性能。
文檔編號C09D7/12GK102086338SQ20101060042
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者嚴俊, 張儉, 張裕亮, 盛嘉偉 申請人:浙江工業大學