CN108641426A - 含石墨烯的水性环保导电涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含石墨烯的水性环保导电涂料及其制备方法，所述水性环保导电涂料按质量份数计，包括成膜物质20‑70份，石墨烯1‑10份，炭系导电填料0.5‑40份，成膜助剂0.5‑5份，助剂0.1‑5份，去离子水1‑20份；涂料pH值为7‑9，粘度为50‑150mpa.s。其制备步骤是：石墨烯水分散液制备；预混；砂磨；调稀；封装。本发明所述含石墨烯的水性环保导电涂料具有高附着力、环保无污染等特点。

Description

含石墨烯的水性环保导电涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含石墨烯的水性环保导电涂料及其制备方法，属于水性涂料领域。

背景技术

新时代的发展要求石油、化工、医疗等各行各业越来越倾向于机械化和电子化，必将使得静电和电磁辐射污染在社会中的危害越来越显性化。静电容易在金属及非金属材料表面积聚，轻则致使仪器设备运行障碍，重则将会击穿电子元件，引起电击、火灾或***等事故。电磁波辐射不但会影响电子设备正常使用，同时还会造成信息的泄露，更重要的是会对人们的身体健康带来危害。现在，电磁波辐射己成为继噪音污染、空气污染、水污染之后威胁人类生存安全的第四大公害。因此，业内亟需一种能同时防静电和抗电磁辐射的技术。

目前，防静电和抗电磁辐射的技术方法较多，其中使用导电涂料喷涂是一种施工

方便、成本低廉的方法，近几十年来，其已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。导电涂层在底材的表面形成导电层，使底材具有传导电流和排除积累静电荷的能力，从而起到防止电磁辐射干扰的作用。而导电涂料具有优越的抗静电和电磁屏蔽性能，可以方便地喷涂或刷涂于各种形状的材料表面，形成电磁屏蔽导电层，从而使材料达到屏蔽电磁波的目的，是伴随现代科学技术而迅速发展起来的一种特种功能涂料。

导电涂料从其作用机理上分为本征型导电涂料及添加型导电涂料。目前导电涂料存在几大问题：所使用的导电填料一般为贵金属，成本造价高；所用溶剂为有机溶剂，挥发产生有毒物质，危害人体健康，造成环境污染；成膜物质一般采用有机聚合物，虽然性能稳定但是需要借助有机溶剂使其具有好的成膜性及较好的相容性。所以本发明所述的水性环保导电涂料解决了目前导电涂料的缺点，同时引入石墨烯新材料及炭系填料替代贵金属做导电填料，减少了导电粒子的成本，零VOC排放，环保无毒，填补了我国导电涂料环保性的空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种含石墨烯的水性环保导电涂料及其制备方法，该水性环保导电涂料环保无毒，高导电性，固含量低，方便储运。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种含石墨烯的水性环保导电涂料，按质量份数计，包括成膜物质20-70份，石墨烯1-10份，炭系导电填料0.5-40份，成膜助剂0.5-5份，助剂0.1-5份，去离子水1-20份；涂料pH值为7-9，粘度为50-150mpa.s。

进一步的，本发明优选方案是：

所述的石墨烯为化学氧化还原法制备的掺杂N、S、P元素的2-10层石墨烯水分散液，固含为0.5-5wt%，片径小于50μm，厚度小于6nm。

所述的炭系导电填料包括石墨、碳晶、碳纤维、碳纳米管、无定形碳、活性炭、科琴黑、乙炔黑中的一种或几种，粒径为200-2000目。

所述的成膜物质为水玻璃溶液、水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂乳液中的一种。

所述成膜助剂为丁苯橡胶乳液、聚四氟乙烯水悬浮液、聚偏氟乙烯水悬浮液中的一种或几种。

所述助剂为分散剂、防沉剂、增稠剂、流平剂、消泡剂、防水剂中的一种或几种。

上述含石墨烯的水性环保导电涂料的制备方法，包括如下操作步骤：

（1）石墨烯水分散液制备

以自制的石墨烯水溶液经超声、乳化手段制成石墨烯水分散液，固含为0.5-5wt%；

（2）预混

在成膜物质中加入石墨烯水分散液、导电填料，混合搅拌均匀；

（3）砂磨

将步骤（2）的预混料经过砂磨机进行砂磨，使其细度小于5μm；

（4）调稀

在步骤（3）得到的溶液中加入助剂及成膜助剂，搅拌混合均匀，加入去离子水调节涂料粘度，使其粘度达到50-150mpa.s；

（5）将步骤（4）得到的涂料经过100目筛子过滤，封装。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：

本发明所述的水性环保导电涂料解决了目前导电涂料的缺点，采用无机物水玻璃作为成膜物，无有机溶剂引入，采用去离子水为体系溶剂，同时引入石墨烯新材料及炭系填料替代贵金属做导电填料，减少了导电粒子的成本，零VOC排放，环保无毒，填补了我国导电涂料环保性的空白。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。

实施例1：

一种含石墨烯的水性环保导电涂料的制备方法，按如下步骤进行：

（1）石墨烯水分散液的制备

以自制的石墨烯水溶液经超声、乳化等分散手段制成石墨烯水分散液，固含为1wt%；

（2）预混

在水玻璃中依次加入石墨烯水分散液1wt%，石墨粉40wt%，乙炔黑2wt%，充分搅拌均匀；

（3）砂磨

将步骤（2）的预混料经过砂磨机进行砂磨，使其细度小于5μm；

（4）调稀

在步骤（3）得到的溶液中加入丁苯橡胶乳液0.5wt%，分散剂0.1wt%，增稠剂0.2wt%，流平剂0.3wt%，消泡剂0.2wt%，搅拌混合均匀，加入去离子水调节涂料粘度，使其粘度达到50-150mpa.s；

（5）将步骤（4）得到的涂料经过100目筛子过滤，封装。

实施例2：

一种含石墨烯的水性环保导电涂料的制备方法，按如下步骤进行：

（1）石墨烯水分散液的制备

以自制的石墨烯水溶液经超声、乳化等分散手段制成石墨烯水分散液，固含为2wt%；

（2）预混

在水玻璃中依次加入石墨烯水分散液5wt%，碳晶5wt%，乙炔黑2.5wt%，充分搅拌均匀；

（3）砂磨

将步骤（2）的预混料经过砂磨机进行砂磨，使其细度小于5μm；

（4）调稀

在步骤（3）得到的溶液中加入聚四氟乙烯水悬浮液1.5wt%，分散剂0.2wt%，增稠剂0.3wt%，流平剂0.2wt%，消泡剂0.2wt%，搅拌混合均匀，加入去离子水调节涂料粘度，使其粘度达到50-150mpa.s；

（5）将步骤（4）得到的涂料经过100目筛子过滤，封装。

实施例3：

一种含石墨烯的水性环保导电涂料的制备方法，按如下步骤进行：

（1）石墨烯水分散液的制备

以自制的石墨烯水溶液经超声、乳化等分散手段制成石墨烯水分散液，固含为3wt%；

（2）预混

在水玻璃中依次加入石墨烯水分散液6wt%，无定形碳20wt%，科琴黑5wt%，充分搅拌均匀；

（3）砂磨

将步骤（2）的预混料经过砂磨机进行砂磨，使其细度小于5μm；

（4）调稀

在步骤（3）得到的溶液中加入丁苯橡胶乳液5wt%，分散剂0.3wt%，增稠剂0.3wt%，流平剂0.2wt%，消泡剂0.1wt%，搅拌混合均匀，加入去离子水调节涂料粘度，使其粘度达到50-150mpa.s；

（5）将步骤（4）得到的涂料经过100目筛子过滤，封装。

以上仅是本发明的优选实施例，应当指出，尽管参照优选实施例对本发明作了详细说明，对于所属领域的技术人员来说，对本发明的任何改进，对本发明产品中各原料的等效替换、具体实施方式的变型等，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种含石墨烯的水性环保导电涂料，其特征在于，按质量份数计，包括成膜物质20-70份，石墨烯1-10份，炭系导电填料0.5-40份，成膜助剂0.5-5份，助剂0.1-5份，去离子水1-20份；涂料pH值为7-9，粘度为50-150mpa.s。

2.如权利要求1所述的含石墨烯的水性环保导电涂料，其特征在于，所述的石墨烯为化学氧化还原法制备的掺杂N、S、P元素的2-10层石墨烯水分散液，固含为0.5-5wt%，片径小于50μm，厚度小于6nm。

3.如权利要求1所述的含石墨烯的水性环保导电涂料，其特征在于，所述的炭系导电填料包括石墨、碳晶、碳纤维、碳纳米管、无定形碳、活性炭、科琴黑、乙炔黑中的一种或几种，粒径为200-2000目。

4.如权利要求1所述的含石墨烯的水性环保导电涂料，其特征在于，所述的成膜物质为水玻璃溶液、水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂乳液中的一种。

5.如权利要求1所述的含石墨烯的水性环保导电涂料，其特征在于，所述成膜助剂为丁苯橡胶乳液、聚四氟乙烯水悬浮液、聚偏氟乙烯水悬浮液中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的含石墨烯的水性环保导电涂料，其特征在于，所述助剂为分散剂、防沉剂、增稠剂、流平剂、消泡剂、防水剂中的一种或几种。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的含石墨烯的水性环保导电涂料的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

（1）石墨烯水分散液制备

以自制的石墨烯水溶液经超声、乳化手段制成石墨烯水分散液，固含为0.5-5wt%；

预混

在成膜物质中加入石墨烯水分散液、导电填料，混合搅拌均匀；

砂磨

将步骤（2）的预混料经过砂磨机进行砂磨，使其细度小于5μm；

（4）调稀

在步骤（3）得到的溶液中加入助剂及成膜助剂，搅拌混合均匀，加入去离子水调节涂料粘度，使其粘度达到50-150mpa.s；

（5）将步骤（4）得到的涂料经过100目筛子过滤，封装。