本发明属于纳米材料和涂料制备领域,具体涉及一种凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆及其制备方法。
背景技术:
塑料表面的涂装正快速地由人工喷涂转变为机器人(臂)的连续化静电喷涂。静电喷涂相对于传统的人工空气喷枪喷涂可以将涂料的利用率提高25%~40%,从而有效地减少涂料的消耗,降低生产成本,同时减少挥发性有机物(VOC)的单车排放量、降低涂装生产对环境和施工人员造成的危害。但由于绝大多数塑料件为绝缘体,不具有导电性能,不能将连续静电喷涂产生的静电荷及时地传导出去,因此,无法直接进行静电涂装操作。为此,在塑料件上涂布一层导电底漆已成为塑料表面的涂装工艺的主流。
导电底漆通常由成膜树脂、导电填料和助剂(润湿剂、分散剂、流平剂)组成,然而,导电填料中二维超薄片层结构的石墨烯具有柔性,在使用过程中叠合、卷曲和团聚现象严重,极大地影响了石墨烯的导电特性。
技术实现要素:
本发明克服现有技术之不足,利用导电凹凸棒石的棒状结构和石墨烯的片状结构,相互搭接耦合,构建一种导电性能和力学性能优异的石墨烯基三维立体交联导电涂层材料。导电底漆的组成(质量百分含量)为:溶剂40%~60%,热塑性丙烯酸树脂25%~45%,导电凹凸棒石4.5%~8%石墨烯1%~6%,聚乙二醇20000 0.5%~1%,分散剂0.3%~1%。
本发明所述的凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆的具体制备方法是:
一边搅拌,一边依次将分散剂、聚乙二醇20000、导电凹凸棒石、石墨烯加入到溶剂,加完后继续搅拌0.5~1.5小时,然后加入热塑性丙烯酸树脂混合均匀,得到凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆,
所述的溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和乙醇,三者的质量比为1:1:1,
所述的分散剂为Disperbyk-180,
所述的导电凹凸棒石为在凹凸棒石表面包覆掺锑氧化锡导电层,其中掺锑氧化锡与凹凸棒石质量比为0.6~1:1,
所述的热塑性丙烯酸树脂为HypomerAC-7435、Setalux2119TB-50、LF-1141HV和ZHL-134之一种或几种。
本发明的有益效果在于:
导电凹凸棒石一维纳米结构特性,与石墨烯复合,导电凹凸棒石与石墨烯片能相互接触、支撑,形成三维交联网络结构,以此来解决石墨烯的卷曲和团聚问题,制得的三维交联石墨烯基导电材料具有分散性好、导电性能优异和协同增强-增韧功能。
具体实施方式
实施例1
按以下质量百分数配比各个组分
一边搅拌,一边依次将分散剂、聚乙二醇20000、导电凹凸棒石、石墨烯加入到溶剂,加完后继续搅拌1小时,然后加入热塑性丙烯酸树脂混合均匀,得到凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆,
其中,溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和乙醇,三者的质量比为1:1:1,
分散剂为Disperbyk-180,
导电凹凸棒石为在凹凸棒石表面包覆掺锑氧化锡导电层,掺锑氧化锡其中掺锑氧化锡与凹凸棒石质量比为0.6:1,
热塑性丙烯酸树脂为HypomerAC-7435。
实施例2
按以下质量百分数配比各个组分
一边搅拌,一边依次将分散剂、聚乙二醇20000、导电凹凸棒石、石墨烯加入到溶剂,加完后继续搅拌1小时,然后加入热塑性丙烯酸树脂混合均匀,得到凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆,
其中,溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和乙醇,三者的质量比为1:1:1,
分散剂为Disperbyk-180,
导电凹凸棒石为在凹凸棒石表面包覆掺锑氧化锡导电层,掺锑氧化锡其中掺锑氧化锡与凹凸棒石质量比为0.8:1,
热塑性丙烯酸树脂为LF-1141HV和ZHL-134。
实施例3
按以下质量百分数配比各个组分
一边搅拌,一边依次将分散剂、聚乙二醇20000、导电凹凸棒石、石墨烯加入到溶剂,加完后继续搅拌1.5小时,然后加入热塑性丙烯酸树脂混合均匀,得到凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆,
其中,溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和乙醇,三者的质量比为1:1:1,
分散剂为Disperbyk-180,
导电凹凸棒石为在凹凸棒石表面包覆掺锑氧化锡导电层,掺锑氧化锡其中掺锑氧化锡与凹凸棒石质量比为1:1,
热塑性丙烯酸树脂为Setalux2119TB-50。
对比例1
按以下质量百分数配比各个组分
一边搅拌,一边依次将分散剂、聚乙二醇20000、导电凹凸棒石加入到溶剂,加完后继续搅拌1小时,然后加入热塑性丙烯酸树脂混合均匀,得到凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆,
其中,溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和乙醇,三者的质量比为1:1:1,
分散剂为Disperbyk-180,
导电凹凸棒石为在凹凸棒石表面包覆掺锑氧化锡导电层,掺锑氧化锡其中掺锑氧化锡与凹凸棒石质量比为0.6:1,
热塑性丙烯酸树脂为HypomerAC-7435。
对比例2
按以下质量百分数配比各个组分
一边搅拌,一边依次将分散剂、聚乙二醇20000、石墨烯加入到溶剂,加完后继续搅拌1小时,然后加入热塑性丙烯酸树脂混合均匀,得到凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆,
其中,溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和乙醇,三者的质量比为1:1:1,
分散剂为Disperbyk-180,
导电凹凸棒石为在凹凸棒石表面包覆掺锑氧化锡导电层,掺锑氧化锡其中掺锑氧化锡与凹凸棒石质量比为0.6:1,
热塑性丙烯酸树脂为HypomerAC-7435。
凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆导电性能的评价:将制得的复合导电底漆涂覆于5cm×10cm的ABS板上,在80℃下烘15min,漆膜烘干后膜厚度为200μm,使用万能表测量漆膜任意位置的表面电阻,测量3次,取平均值。测得的电阻越小,说明制得的复合导电底漆导电性能越好。
表1为实施例1-3以及对比例1-2所得复合导电底漆的表面电阻,由表1可见,本发明所得的凹凸棒石-石墨烯复合导电底漆由于电导凹凸棒石和石墨烯可以形成三维交联网络结构,从而具有优异的导电性能,然而缺少了其中一种则会导致这种三维交联网络结构破坏,从而导电性能大幅下降。
表1实施例和对比例中所得复合导电底漆的表面电阻