一种导电防腐涂料及其制备方法

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1.本发明属于导电防腐涂料领域。具体地，本发明涉及一种导电防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

2.导电防腐涂料除防腐特性外，还具有一定的导电性能，能够满足电子电路、电力运输、储罐、管道等特殊领域的需求。并且随着现代工业、交通、能源、海洋工程等快速发展，迫切需求低成本导电防腐涂料的研发。
3.碳纳米管因其新颖的结构、优异的导电性和极高的机械强度，可作为填料应用到涂料领域，来提高涂料的传统性能并赋予其新的功能。碳纳米管在树脂基体中难以润湿分散均匀，在涂料中容易团聚，从而影响涂料的性能。201810557575.1报道了以改性碳纳米管为填料的导电防腐涂料，但改性碳纳米管操作复杂，且改性后导电性大大降低。202210702259.5报道了以碳纳米管和石墨烯中的一种作为填料的导电防腐涂料，但填料的质量百分数较高，大大提高了导电防腐涂料的成本。

技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术的导电防腐涂料导电性差，防腐性能低以及成本高的缺点，而提出的一种导电防腐涂料及其制备方法。本发明通过制备单分散的碳纳米管浆料，解决碳纳米管易团聚、分散差的难题，因此，少量碳纳米管浆料就能达到涂料的导电防腐性，实现了低成本导电防腐涂料的制备。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.本发明的一种导电防腐涂料，包括的原料组分及其质量份数为：
7.分散体130-150份、无机增稠剂4-8份、分散剂2-8份、消泡剂1-4份、ph调节剂1-4份、钛白粉200-300份、沉淀硫酸钡30-100份、乳液400-600份、增稠剂2-8份、功能填料为单分散的碳纳米管浆料，并按照单分散的碳纳米管浆料中碳纳米管确定质量份数，优选质量份数为0.05～5份。
8.本发明的一种导电防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
9.s1：根据导电防腐涂料包括的原料组分及其质量份数称量原料；
10.s2：将分散体、无机增稠剂、分散剂、消泡剂、ph调节剂、钛白粉、沉淀硫酸钡、功能填料混合后，进行高速分散均匀，得到分散均匀的溶液；
11.s3：向分散均匀的溶液中再加入乳液、增稠剂高速分散均匀，得到导电防腐涂料。
12.本发明的导电防腐涂料可作为电磁屏蔽、电子线路、薄膜开关或抗静电等领域的导电防腐涂料。
13.所述的步骤s2中，高速分散的转速为1000-5000rpm/min，分散时间为30-60min。
14.所述的步骤s3中，高速分散的转速为1000-5000rpm/min，分散时间为30-60min。
15.其中，所述的功能填料的制备方法为：
16.将单壁碳纳米管和聚乙烯吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮混合，加入去离子水中，进行超声处理，再进行高速剪切，高速剪切时间为5-7h，再进行高速分散搅拌均匀，得到单分散的碳纳米管浆料。
17.所述的超声处理，超声功率为100-300w，超声搅拌分散时间为0.5-2h，超声模式为连续超声或脉冲超声。
18.所述的高速剪切，采用的设备为高速剪切机，其高速剪切速率为5～100m/s。
19.所述的高速分散搅拌，采用的设备为高速分散机，搅拌速率为1000-5000rpm/min，高速分散搅拌时间为40min-1h。
20.所述的单分散的碳纳米管浆料中，其碳纳米管：聚乙烯吡咯烷酮：n-甲基吡咯烷酮：去离子水的重量比为(0.5～1)：(2～10)：(2～10)：(100～200)。
21.其中，所述的分散体为去离子水、蒸馏水、高纯水中的一种。
22.其中，所述无机增稠剂成为无机硅酸盐。
23.其中，所述分散剂为聚羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐类分散剂或季铵盐类分散剂中的一种或多种。
24.其中，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂、有机硅类消泡剂、硅油类消泡剂或聚醚类消泡剂的一种或多种。
25.其中，所述ph调节剂为三乙胺、二甲基乙胺、n-甲基二异丙胺、硫酸铵、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种或多种。
26.其中，所述乳液为水性丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂或水性氟碳树脂中的一种。
27.其中，所述增稠剂为水合硅酸铝镁。
28.本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：
29.(1)碳纳米管的易团聚、难分散问题，制约着其在涂料中功能性的实现，若使碳纳米管高度分散，即可降低其添加量，实现低成本功能涂料的产业化。本发明制备的单分散的碳纳米管浆料，可使碳纳米管高度分散在涂料中，碳纳米管在涂层中形成连续的导电网络，使导电涂料具有优异的导电性能。
30.(2)本发明添加的单分散的碳纳米管浆料不仅可以赋予涂料导电性能，还能提高涂料的防腐性能。采用喷涂或刷涂的方式在处理好的电子器件表面制备导电防腐涂层，不仅具有电阻率低且导电性能稳定，耐腐蚀性强，同时涂层致密，柔韧性好，附着力强不易剥落。
31.(3)本发明的碳纳米管浆料填料还能提高涂料的耐温变、抗冲击性能，储存时间长，耐候优良，导电效果持久。
32.(4)涂料制备过程工艺简单，无需特殊加工和特殊环境，适于大规模生产和应用。
33.(5)本发明以单分散碳纳米管浆料作为填料，树脂作为成膜物质，加入其它助剂后制备导电防腐涂料。填料在涂层中形成优良的导电通路，起到消除静电、抗电磁屏蔽作用；同时填料提高了涂层的防腐性能。
附图说明
34.图1为本发明实施例1制备的导电防腐涂层的截面扫描电镜图；
35.图2为本发明实施例3制备的导电防腐涂层的极化曲线。
具体实施方式
36.以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。
37.实施例1
38.一种导电防腐涂料及其制备方法，将分散体140份、无机增稠剂6份、分散剂4份、消泡剂2份、ph调节剂2份、钛白粉250份、沉淀硫酸钡50份、功能填料依次加入到高速分散机中，以转速为3000rpm/min高速分散30min，再加入乳液500份、增稠剂4份，以转速为3000rpm/min高速分散1h，制备一种导电防腐涂料；其可作为电磁屏蔽、电子线路、薄膜开关或抗静电等领域的导电防腐涂料。
39.其中，所述的功能填料为单分散的碳纳米管浆料，其制备方法为：将0.5份单壁碳纳米管、5份聚乙烯吡咯烷酮和8份n-甲基吡咯烷酮，加入100份去离子水中，将其置于超声处理器中，在200w的超声功率下搅拌超声分散1h，再置于高速剪切机中，以剪切速率为50m/s高速剪切6h，剪切后再在搅拌速率为2000rpm/min进行高速分散搅拌1h，形成单分散的碳纳米管浆料。
40.本实施例中，所述功能填料以碳纳米管浆料中的碳纳米管的量确定，其添加量为0.2份。
41.其中，所述分散体为去离子水。
42.其中，所述无机增稠剂成为无机硅酸钾。
43.其中，所述分散剂为聚羧酸铵盐类分散剂。
44.其中，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
45.其中，所述ph调节剂为三乙胺。
46.其中，所述乳液为水性丙烯酸树脂。
47.其中，所述增稠剂为水合硅酸铝镁。
48.对制备的导电防腐涂料采用喷涂法制备涂层，并对得到的涂层截面进行扫描电镜观察，其截面扫描电镜图见图1，通过图1可以看出碳纳米管分布均匀，没有出现团聚现象，说明碳纳米管分散均匀。
49.实施例2
50.一种导电防腐涂料及其制备方法，将分散体130份、无机增稠剂4份、分散剂2份、消泡剂1份、ph调节剂1份、钛白粉200份、沉淀硫酸钡30份、功能填料依次加入到高速分散机中，以转速为1000rpm/min高速分散60min，再加入乳液400份、增稠剂2份，以转速为2000rpm/min高速分散30min，制备一种导电防腐涂料；其可作为电磁屏蔽、电子线路、薄膜开关或抗静电等领域的导电防腐涂料。
51.其中，所述的功能填料为单分散的碳纳米管浆料，其制备方法为：将1份单壁碳纳米管、10份聚乙烯吡咯烷酮和10份n-甲基吡咯烷酮，加入200份去离子水中，将其置于超声处理器中，在100w的超声功率下搅拌超声分散1h，再置于高速剪切机中，以剪切速率为30m/s高速剪切5h，剪切后再在搅拌速率为5000rpm/min进行高速分散搅拌40min，形成单分散的
碳纳米管浆料。
52.本实施例中，所述功能填料以碳纳米管浆料中的碳纳米管的量确定，其添加量为0.1份。
53.其中，所述分散体为高纯水。
54.其中，所述无机增稠剂成为无机硅酸钾。
55.其中，所述分散剂为有机硅改性聚硅氧烷类分散剂。
56.其中，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。
57.其中，所述ph调节剂为二甲基乙胺。
58.其中，所述乳液为水性氟碳树脂。
59.其中，所述增稠剂为水合硅酸铝镁。
60.将实施例2制备的导电防腐涂料喷涂在q235钢，采用电化学工作站测试其防腐性能，极化曲线如图2所示，其结果见下表：
61.表1导电防腐涂料的防腐性能
[0062][0063]
将实施例2制备的导电防腐涂料喷涂制备涂层，对得到的涂层进行测试，其体积电阻率为1.59
╳
102ω
·
cm，说明本发明制备的涂层具有一定导电性。
[0064]
实施例3
[0065]
一种导电防腐涂料及其制备方法，将分散体150份、无机增稠剂8份、分散剂8份、消泡剂4份、ph调节剂4份、钛白粉300份、沉淀硫酸钡100份、功能填料依次加入到高速分散机中，以转速为5000rpm/min高速分散40min，再加入乳液600份、增稠剂8份，以转速为5000rpm/min高速分散30min，制备一种导电防腐涂料；其可作为电磁屏蔽、电子线路、薄膜开关或抗静电等领域的导电防腐涂料。
[0066]
其中，所述的功能填料为单分散的碳纳米管浆料，其制备方法为：将0.8份单壁碳纳米管、8份聚乙烯吡咯烷酮和5份n-甲基吡咯烷酮，加入150份去离子水中，将其置于超声处理器中，在300w的超声功率下搅拌超声分散2h，再置于高速剪切机中，以剪切速率为80m/s高速剪切6h，剪切后再在搅拌速率为3000rpm/min进行高速分散搅拌50min，形成单分散的碳纳米管浆料。
[0067]
本实施例中，所述功能填料以碳纳米管浆料中的碳纳米管的量确定，其添加量为5份。
[0068]
其中，所述分散体为蒸馏水。
[0069]
其中，所述无机增稠剂成为无机硅酸钠。
[0070]
其中，所述分散剂为聚羧酸钠盐类分散剂。
[0071]
其中，所述消泡剂为硅油类消泡剂。
[0072]
其中，所述ph调节剂为n-甲基二异丙胺。
[0073]
其中，所述乳液为环氧树脂。
[0074]
其中，所述增稠剂为水合硅酸铝镁。
[0075]
实施例4
[0076]
一种导电防腐涂料及其制备方法，将分散体135份、无机增稠剂5份、分散剂3份、消泡剂3份、ph调节剂3份、钛白粉280份、沉淀硫酸钡70份、功能填料依次加入到高速分散机中，以转速为3500rpm/min高速分散40min，再加入乳液550份、增稠剂6份，以转速为3500rpm/min高速分散50min，制备一种导电防腐涂料；其可作为电磁屏蔽、电子线路、薄膜开关或抗静电等领域的导电防腐涂料。
[0077]
其中，所述的功能填料为单分散的碳纳米管浆料，其制备方法为：将0.6份单壁碳纳米管、7份聚乙烯吡咯烷酮和6份n-甲基吡咯烷酮，加入180份去离子水中，将其置于超声处理器中，在250w的超声功率下搅拌超声分散2h，再置于高速剪切机中，以剪切速率为90m/s高速剪切5.5h，剪切后再在搅拌速率为4000rpm/min进行高速分散搅拌50min，形成单分散的碳纳米管浆料。
[0078]
本实施例中，所述功能填料以碳纳米管浆料中的碳纳米管的量确定，其添加量为3份。
[0079]
其中，所述分散体为去离子水。
[0080]
其中，所述无机增稠剂成为无机硅酸钠。
[0081]
其中，所述分散剂为季铵盐类分散剂。
[0082]
其中，所述消泡剂为有机硅类消泡剂和聚醚类消泡剂。
[0083]
其中，所述ph调节剂为磷酸钠。
[0084]
其中，所述乳液为聚酯树脂。
[0085]
其中，所述增稠剂为水合硅酸铝镁。
[0086]
对比例
[0087]
和实施例1相比，区别在于，直接将碳纳米管作为功能填料，则碳纳米管在涂料中团聚，可以肉眼可见。

技术特征：

1.一种导电防腐涂料，其特征在于，包括的原料组分有功能填料，功能填料为单分散的碳纳米管浆料。2.根据权利要求1所述的导电防腐涂料，其特征在于，包括的原料组分及其质量份数为：分散体130-150份、无机增稠剂4-8份、分散剂2-8份、消泡剂1-4份、ph调节剂1-4份、钛白粉200-300份、沉淀硫酸钡30-100份、乳液400-600份、增稠剂2-8份、功能填料为单分散的碳纳米管浆料，并按照单分散的碳纳米管浆料中碳纳米管确定质量份数，具体质量份数为0.05～5份。3.根据权利要求1或2所述的导电防腐涂料，其特征在于，所述的功能填料，采用以下制备方法制得：将单壁碳纳米管和聚乙烯吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮混合，加入去离子水中，进行超声处理，再进行高速剪切，再进行高速分散搅拌均匀，得到单分散的碳纳米管浆料。4.根据权利要求3所述的导电防腐涂料，其特征在于，所述的超声处理，超声功率为100-300w，超声搅拌分散时间为0.5-2h，超声模式为连续超声或脉冲超声；和/或，所述的高速剪切，采用的设备为高速剪切机，其高速剪切速率为5～100m/s，高速剪切时间为5-7h；和/或，所述的高速分散搅拌，采用的设备为高速分散机，搅拌速率为1000-5000rpm/min，高速分散搅拌时间为40min-1h。5.根据权利要求3所述的导电防腐涂料，其特征在于，所述的单分散的碳纳米管浆料中，其碳纳米管：聚乙烯吡咯烷酮：n-甲基吡咯烷酮：去离子水的重量比为(0.5～1)：(2～10)：(2～10)：(100～200)。6.根据权利要求2所述的导电防腐涂料，其特征在于，所述的分散体为去离子水、蒸馏水、高纯水中的一种；和/或，所述无机增稠剂成为无机硅酸盐；和/或，所述分散剂为聚羧酸铵盐类分散剂、有机硅改性聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐类分散剂或季铵盐类分散剂中的一种或多种；和/或，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂、有机硅类消泡剂、硅油类消泡剂或聚醚类消泡剂的一种或多种；和/或，所述ph调节剂为三乙胺、二甲基乙胺、n-甲基二异丙胺、硫酸铵、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种或多种。7.根据权利要求2所述的导电防腐涂料，其特征在于，所述乳液为水性丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂或水性氟碳树脂中的一种；和/或，所述增稠剂为水合硅酸铝镁。8.权利要求1或2所述的导电防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：根据导电防腐涂料包括的原料组分及其质量份数称量原料；s2：将分散体、无机增稠剂、分散剂、消泡剂、ph调节剂、钛白粉、沉淀硫酸钡、功能填料混合后，进行高速分散均匀，得到分散均匀的溶液；s3：向分散均匀的溶液中再加入乳液、增稠剂高速分散均匀，得到导电防腐涂料。9.根据权利要求8所述的导电防腐涂料的制备方法，其特征在于，高速分散的转速为
1000-5000rpm/min，分散时间为30-60min。10.权利要求1或2所述的导电防腐涂料作为电磁屏蔽、电子线路、薄膜开关或抗静电领域的导电防腐涂料中的应用。

技术总结

一种导电防腐涂料及其制备方法，属于导电防腐涂料技术领域。具体涉及的一种导电防腐涂料，包括的原料组分及各个组分的质量份数为：分散体130-150份、无机增稠剂4-8份、分散剂2-8份、消泡剂1-4份、PH调节剂1-4份、钛白粉200-300份、沉淀硫酸钡30-100份、功能填料、乳液400-600份、增稠剂2-8份，其中，功能填料为单分散的碳纳米管浆料，制备了一种导电防腐涂料。得到的导电防腐涂料导电性能优良，防腐蚀性能优异，且附着力强不易剥落，同时制备成本低、方法简单，适于大规模生产和应用。适于大规模生产和应用。适于大规模生产和应用。