CN106244011A - 石墨烯基水性抗静电涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及抗静电涂料生产技术领域，尤其是一种石墨烯基水性抗静电涂料及其制备方法。一种石墨烯基水性抗静电涂料，其石墨烯基水性抗静电涂料是以偶联剂改性后的石墨烯微片作为导电填料，直接添加到水性树脂乳液中制得的水性抗静电涂料，该石墨烯基水性抗静电涂料包括以下各组分且各组分按重量份数计算为：水性树脂乳液72.5‑88.5份，石墨烯微片1‑5份，偶联剂0.2‑1份，消泡剂0.1‑0.5份，分散剂0.2‑1份，溶剂20‑40份。本发明采用片状的石墨烯微片作为导电填料，其具有优良的导电性，且成本相对低廉，从而有效地降低了水性抗静电涂料的成本。

Description

石墨烯基水性抗静电涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗静电涂料生产技术领域，尤其是一种石墨烯基水性抗静电涂料及其制备方法。
背景技术
抗静电涂料是涂覆在非导体材料上，使之具有一定的传导电流和消除静电的功能。普通涂料由于电绝缘性较高，在使用过程中容易产生静电积累，每年都有大量的电子产品因静电损坏，因此抗静电涂料的领域正逐年扩展。目前抗静电涂料的导电剂主要有抗静电填料和抗静电剂两类。使用较多的抗静电填料诸如导电炭黑、金属粉末等，但由于分散效果不好不容易生成均相体系，从而影响到导电性及涂料的物理性能。
油溶性涂料产品中含有二甲苯、苯及其衍生物，对人体危害较大。油溶性涂料属于高度易燃物，在存储运输过程中存在极大隐患。传统有机溶剂型涂料因其所含大量挥发性有机化合物，使用越来越受到限制。因此，环保型的水性涂料所受的关注度越来越高。
石墨烯是近年来新发现的具有二维片层结构的材料，其强度高导电性好，是优良的导电填料，但石墨烯价格昂贵是一大问题。近两年来石墨烯大规模加工逐渐成为现实，石墨烯将取代金属材料应用在不同的领域。
发明内容
为了克服现有的石墨烯加工成本高的不足，本发明提供了一种石墨烯基水性抗静电涂料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯基水性抗静电涂料，其石墨烯基水性抗静电涂料是以偶联剂改性后的石墨烯微片作为导电填料，直接添加到水性树脂乳液中制得的水性抗静电涂料，该石墨烯基水性抗静电涂料包括以下各组分且各组分按重量份数计算为：水性树脂乳液72.5-88.5份，石墨烯微片1-5份，偶联剂0.2-1份，消泡剂0.1-0.5份，分散剂0.2-1份，溶剂20-40份。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的水性树脂乳液包括但不限于水性丙烯酸树脂乳液，水性环氧树脂乳液，水性聚氨酯乳液，水性聚硅氧烷树脂乳液中的一种或几种的混合。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的石墨烯微片，厚度为5-10 nm，片径为20-40μm，优选为2-3份。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的溶剂为去离子水。
一种石墨烯基水性抗静电涂料的制备方法，具体步骤为：
a、将石墨烯微片与偶联剂、溶剂充分研磨混合均匀；
b、将偶联剂改性后的石墨烯微片与水性树脂乳液、消泡剂、分散剂在配以溶剂的情况下高速搅拌混合均匀，形成所述的石墨烯基水性抗静电涂料。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用片状的石墨烯微片作为导电填料，其具有优良的导电性，且成本相对低廉，从而有效地降低了水性抗静电涂料的成本。
2、本发明采用偶联剂改性后的石墨烯微片作为导电填料，有效地解决制备过程中石墨烯在水性树脂中易团聚、分散不均匀等问题，提高了柔韧性和耐磨性。
3、本发明的涂料具有良好的抗静电性能，漆膜表面电阻可以达到104Ω，具有良好的附着力、优良的物理机械性能以及良好的稳定性。
4、本发明的溶剂为水，来源丰富、取材方便、无污染。一方面有利于环境保护，符合全球绿色化学概念的发展趋势；另一方面，也能带来更大的经济效益。
5、本发明的制备过程中只用到研磨和高速分散设备，其制备具有良好的应用前景。
具体实施方式
一种石墨烯基水性抗静电涂料，其石墨烯基水性抗静电涂料是以偶联剂改性后的石墨烯微片作为导电填料，直接添加到水性树脂乳液中制得的水性抗静电涂料，该石墨烯基水性抗静电涂料包括以下各组分且各组分按重量份数计算为：水性树脂乳液72.5-88.5份，石墨烯微片1-5份，偶联剂0.2-1份，消泡剂0.1-0.5份，分散剂0.2-1份，溶剂20-40份。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的水性树脂乳液包括但不限于水性丙烯酸树脂乳液，水性环氧树脂乳液，水性聚氨酯乳液，水性聚硅氧烷树脂乳液中的一种或几种的混合。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的石墨烯微片，厚度为5-10 nm，片径为20-40μm，优选为2-3份。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述的溶剂为去离子水。
一种石墨烯基水性抗静电涂料的制备方法，具体步骤为：
a、将石墨烯微片与偶联剂、溶剂充分研磨混合均匀；
b、将偶联剂改性后的石墨烯微片与水性树脂乳液、消泡剂、分散剂在配以溶剂的情况下高速搅拌混合均匀，形成所述的石墨烯基水性抗静电涂料。
本发明的实施例一：
称取石墨烯微片1 g，加入去离子水10 g和偶联剂0.2 g，混合后于砂磨机中研磨5分钟出料。取水性树脂乳液88.5g，消泡剂0.1 g，分散剂0.2 g与研磨的改性石墨烯微片混合后在高速分散机中分散15分钟。取样涂覆于PET上，干燥成膜后测得其表面电阻为109Ω。
本发明的实施例二：
称取石墨烯微片2 g，加入去离子水12 g和偶联剂0.4 g，混合后于砂磨机中研磨5分钟出料。取水性树脂乳液85g，消泡剂0.2 g，分散剂0.4 g与研磨的改性石墨烯微片混合后在高速分散机中分散15分钟。取样涂覆于PET上，干燥成膜后测得其表面电阻为108Ω。
本发明的实施例三：
称取石墨烯微片3 g，加入去离子水14 g和偶联剂0.6 g，混合后于砂磨机中研磨5分钟出料。取水性树脂乳液81.5 g，消泡剂0.3 g，分散剂0.6 g与研磨的改性石墨烯微片混合后在高速分散机中分散15分钟。取样涂覆于PET上，干燥成膜后测得其表面电阻为107Ω。
本发明的实施例四：
称取石墨烯微片4 g，加入去离子水16 g和偶联剂0.8 g，混合后于砂磨机中研磨5分钟出料。取水性树脂乳液78g，消泡剂0.4 g，分散剂0.8 g与研磨的改性石墨烯微片混合后在高速分散机中分散15分钟。取样涂覆于PET上，干燥成膜后测得其表面电阻为106Ω。
本发明的实施例五：
称取石墨烯微片5 g，加入去离子水20 g和偶联剂1.0 g，混合后于砂磨机中研磨5分钟出料。取水性树脂乳液72.5 g，消泡剂0.5 g，分散剂1.0 g与研磨的改性石墨烯微片混合后在高速分散机中分散15分钟。取样涂覆于PET上，干燥成膜后测得其表面电阻为104Ω。
对以上五个实例实施制备的石墨烯基水性抗静电涂料的测试中知道，在水性树脂乳液中加入改性后的石墨烯微片，随着导电填料石墨烯微片含量的增加，涂料的抗静电效果越强，最优选为2-3份。
本发明的实施例六：
称取石墨烯微片3 g，加入去离子水14 g混合后于砂磨机中研磨5分钟出料。取水性树脂乳液81.5 g，消泡剂0.3 g，分散剂0.6 g与分散好的石墨烯微片混合后在高速分散机中分散15分钟。取样涂覆于PET上，干燥成膜后测得其表面电阻为109Ω。
对实施例6的石墨烯基水性抗静电涂料的制备中发现，未采用偶联剂改性的石墨烯微片在水中分散不均匀，容易出现团块，静至一段时间出现分层，相对采用偶联剂改性的石墨烯基水性抗静电涂料，漆膜的表面电阻变大。

Claims (5)

1.一种石墨烯基水性抗静电涂料，其特征是，其石墨烯基水性抗静电涂料是以偶联剂改性后的石墨烯微片作为导电填料，直接添加到水性树脂乳液中制得的水性抗静电涂料，该石墨烯基水性抗静电涂料包括以下各组分且各组分按重量份数计算为：水性树脂乳液72.5-88.5份，石墨烯微片1-5份，偶联剂0.2-1份，消泡剂0.1-0.5份，分散剂0.2-1份，溶剂20-40份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯基水性抗静电涂料，其特征是，所述的水性树脂乳液包括但不限于水性丙烯酸树脂乳液，水性环氧树脂乳液，水性聚氨酯乳液，水性聚硅氧烷树脂乳液中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的石墨烯基水性抗静电涂料，其特征是，所述的石墨烯微片，厚度为5-10 nm，片径为20-40μm，优选为2-3份。
4.根据权利要求1所述的石墨烯基水性抗静电涂料，其特征是，所述的溶剂为去离子水。
5.一种权利要求1至4所述的石墨烯基水性抗静电涂料的制备方法，其特征是，具体步骤为：
a、将石墨烯微片与偶联剂、溶剂充分研磨混合均匀；
b、将偶联剂改性后的石墨烯微片与水性树脂乳液、消泡剂、分散剂在配以溶剂的情况下高速搅拌混合均匀，形成所述的石墨烯基水性抗静电涂料。
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