一种碳纳米管作为导电介质的水性双组分导电涂料及其制备方法及应用与流程

1.本发明属于技术领域，具体涉及一种碳纳米管作为导电介质的水性双组分导电涂料及其制备方法及应用。


背景技术：

2.随着商用汽车产业和迅速发展，大型商用车保险杠，脚踏板，扰流板要求的强度高，原材料价格便宜促使玻璃钢，尼龙，pbt等合成材料大面积使用，由于这些合成材料的不导电性，致使大量的工件需要人工进行涂装，商用车因工件较大，形状复杂导致人工涂装难度较大，且人工喷涂的随意性大，颜色与整车静电涂装的颜色配套性差，导致返工率高。
3.目前工业化的导静电涂料依然以掺杂导电介质为主，目前可以做为掺杂型导电/导静电涂料的导电介杂有金属粉、导电碳黑、导电钛白粉、导电云母粉等。其中导电金属粉有铜、镍、银粉等，因比重大，原材料贵，易氧化等原因而限制使用，主要是用于emi电磁屏蔽涂料中(电阻《1ω)。导电云母粉及导电钛白粉是非碳系原料，为首选浅色导静电材料，对于产品细度、电阻、颜色要求不高的导电底漆可以选用，汽车等级的无法使用。而且导电云母粉在白度低、细度高、导电性差，在导电底漆中添加量大，综合成本高限制了其使用。导电碳黑颜色深，着色力高，目前主要做黑色及深色导电涂料。因此，开发一种适应于静电喷涂的低成本，高明度的塑料件导电底漆，对于促进商用车塑料件静电涂装批量化、提高油漆的使用率，降低工人的劳动强度，保持颜色的稳定性等方面具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种碳纳米管作为导电介质的水性双组分导电涂料及其制备方法及应用。
5.配方成本远低于用导电钛白及导电云母作为导电介质制备的导电底漆，较目前市场通用的用导电碳黑作为导电介质制备的导电底漆价格低5-6元/kg, 且涂层与基材的附着力好、与色漆及清漆配套性好、整体漆膜外观好、静电喷涂上漆性能优异。
6.一种碳纳米管作为导电介质的水性双组分导电涂料，按重量份计算，包括如下组分：
[0007][0008]
在本发明的一个优选实施例中，所述改性聚氨酯乳液的加入量为12份。
[0009]
在本发明的一个优选实施例中，所述膨润土的加入量为0.5-1份，优选 0.7份，所述膨润土的粒径为800-1200目。
[0010]
在本发明的一个优选实施例中，所述滑石粉的加入量为7份。
[0011]
在本发明的一个优选实施例中，所述二氧化钛为锐钛矿型或金红石型二氧化钛中的任意一种或多种，所述二氧化钛的加入量为22-30份，优选25份。
[0012]
在本发明的一个优选实施例中，所述碳纳米管浆加入量为12份。
[0013]
在本发明的一个优选实施例中，所述颜填料为氧化铁红。
[0014]
在本发明的一个优选实施例中，所述水性双组分导电涂料固化成膜时需加入固化剂，所述固化剂中，按重量份计算，包括如下组分：
[0015]
异氰酸酯
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50-60份；
[0016]
二丙二醇丁醚
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40-50份。
[0017]
在本发明的一个优选实施例中，所述固化剂的加入量为按照水性双组分导电涂料的1-10wt％计算，优选加入量为8wt％。所述固化剂的固含为50-60wt ％。
[0018]
在本发明的一个优选实施例中，所述导电介质使用了碳纳米管浆，所述碳纳米管浆中，按重量份计算，包括如下组分：
[0019][0020]
在本发明的一个优选实施例中，所述分散剂为防浮色分散剂。
[0021]
在本发明的一个优选实施例中，所述碳纳米管的平均直径为10-15nm。
[0022]
所述碳纳米管为国产多壁碳纳米管。
[0023]
在本发明的一个优选实施例中，所述多壁碳纳米管与分散剂的质量比为 1:1-3:1，最佳比例为2:1。
[0024]
一种碳纳米管作为导电介质的水性双组分导电涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0025]
第一步，制备导电碳纳米管浆：
[0026]
将所述丙二醇甲醚当中加入所述分散剂后搅拌均匀，加入所述多壁碳纳米管后高速搅拌并研磨后使用纯水冲洗砂磨。第二步，制备水性双组分导电涂料：
[0027]
将所述乙二醇丁醚加入容器当中，并在搅拌状态下加入所述润湿流平剂、膨润土、滑石粉、二氧化钛、颜填料后高速搅拌并研磨至细度小于15微米；
[0028]
过滤后加入所述改性丙烯酸乳液、改性聚氨酯乳液，消泡剂和部分纯水，搅拌均匀；
[0029]
第三步，混合步骤：
[0030]
将所述碳纳米管浆加入第二步的混合物当中搅拌均匀后加入所述防浮色分散剂后加入纯水调粘。
[0031]
在本发明的一个优选实施例，所述第一步中所述研磨是指研磨至细度小于15微米；
[0032]
第二步中所述研磨是指研磨至细度小于15微米，优选10微米。
[0033]
一种碳纳米管作为导电介质的水性双组分导电涂料的应用，所述用于为作为静电喷涂底漆用于玻璃钢素材、pbt或尼龙材料上。
[0034]
使用气喷枪，以喷涂方式喷涂提前制备的碳纳米管导电底漆，，膜厚15-20 微米，固化成膜，即可。
[0035]
所述固化成膜是指室温或70-80℃烘烤30分钟成膜。
[0036]
配方中，改性丙烯酸乳液提供在底材上的附着力及耐水性能，改性的聚氨酯乳液提供在漆膜的柔韧性、施工性及与上层涂料的配套性，二氧化钛提供颜色与增强对底材的遮盖能力，分散剂促进颜色与碳纳米管在体系中的分散及稳定性，膨润土改善施工性，碳纳米管浆做为导电介质主要是提供漆膜的导电能力，助溶剂提供油漆较好的状态与贮存稳定性能，水提供油漆的稀释和储存。
[0037]
与现有技术相比，本发明的制备工艺简单、voc含量低，与基材的附着力好、电阻值低，颜色可以做的很白(导电碳管着色力低，导电能力强)，与面漆的配套后耐水性能优异；可以满足静电涂装用途，提高配套色漆及清漆的上漆，减少漆雾对环境的污染。
具体实施方式
[0038]
以下结合若干实施案例对本发明做更详细的描述，但所述实施例不构成对本发明的限制。
[0039]
具体实施方式
[0040]
实施例1
[0041]
一种碳纳米管导电底漆，包括以下重量份原料：见表1。
[0042]
一种碳纳米管静电喷涂底漆的制备方法，包括以下步骤：
[0043]
1)导电碳纳米管浆制备：14.25克丙二醇甲醚中加入0.5克分散剂，搅拌均匀后加入0.25克导电碳纳米管，高速搅拌30分钟；研磨至细度小于等于25微米。
[0044]
2)将8克乙二醇丁醚加入到容器中，在搅拌下加入0.2克流平剂、1克膨润土，7克滑石粉、30克二氧化钛、0.2克氧化铁红，高速搅拌30min；研磨至细度小于等于15微米；然后再加入20克改性丙烯酸乳液和10克改性聚氨酯乳液,8.5克纯水。
[0045]
3)将步骤1)所制备的导电碳纳米管浆加入到2)中，搅拌均匀，再加入 0.1防浮色分散剂，搅拌均匀30分钟，再加入纯水整粘度40-60s(25℃，t-4)。
[0046]
实施例2
[0047]
一种碳纳米管静电喷涂底漆，包括以下重量份原料：见表1。
[0048]
一种水性碳纳米管静电喷涂底漆的制备方法，包括以下步骤：
[0049]
1)导电碳纳米管浆制备：18.9克丙二醇甲醚中加入0.75克分散剂，搅拌均匀后加入0.35克导电碳纳米管，高速搅拌30分钟；研磨至细度小于等于25微米。
[0050]
2)将10克乙二醇丁醚加入到容器中，在搅拌下加入0.2克流平剂、7 克滑石粉、22克二氧化钛、三聚磷酸铝22克，0.2克氧化铁红，高速搅拌30min；研磨至细度小于等于15微米；然后再加入24克改性丙烯酸乳液和6克改性聚氨酯乳液,2.4克纯水。
[0051]
3)将步骤1)所制备的导电碳纳米管浆加入到2)中，搅拌均匀，再加入 0.2防浮色分散剂，搅拌均匀30分钟，再加入纯水整粘度40-60s(25℃，t-4)。
[0052]
实施例3
[0053]
一种碳纳米管静电喷涂底漆，包括以下重量份原料：见表1。
[0054]
一种碳纳米管静电喷涂底漆的制备方法，包括以下步骤：
[0055]
1)导电碳纳米管浆制备：14.25克丙二醇甲醚中加入0.5克分散剂，搅拌均匀后加入0.25克导电碳纳米管，高速搅拌30分钟；研磨至细度小于等于25微米。
[0056]
2)将8克乙二醇丁醚加入到容器中，在搅拌下加入0.2克流平剂、1克膨润土，7克滑石粉、24克二氧化钛、6克三聚磷酸铝、0.2克氧化铁红，高速搅拌30min；研磨至细度小于等于15微米；然后再加入16克改性丙烯酸乳液和14克改性聚氨酯乳液,8.5克纯水。
[0057]
3)将步骤1)所制备的导电碳纳米管浆加入到2)中，搅拌均匀，再加入 0.1防浮色分散剂，搅拌均匀30分钟，再加入纯水整粘度40-60s(25℃，t-4)。
[0058]
对比例1
[0059]
按照如实施例3所述的方法，不同之处在于将0.33g碳纳米管换成1.5g 导电碳黑，二氧化钛用量是30g,制备导电底底漆，由其形成的涂层的附着力、色值、电阻值和耐水浸泡性能见表2。
[0060]
表1配方
[0061][0062][0063]
表2本发明实施例1-3及对比例1中导静电底漆的综合物理性能
[0064][0065]
结合实施例1-3与对比文件1的对比来说，本发明的颜色稳定性更高，颜色可以做的很白。同时其他物理性能也能满足要求。
[0066]
与面漆的配套后耐水性能优异；可以满足静电涂装用途，提高配套色漆及清漆的上漆，减少漆雾对环境的污染。
[0067]
本发明的上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，本发明所例举的实施例无法对所有的实施方式予以穷尽，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。在本发明中提及的所有文献都在本技术中引用作为参考，就如同一篇文献被单独引用为参考那样。