一种碳系水性高导电涂料及其应用制造技术

本发明专利技术属于高分子及导电涂料技术领域，具体涉及一种碳系水性高导电涂料及其应用。涂料各成分按质量(重量)百分比计，碳系导电材料23％～33％，分散剂7％～10％，粘合剂乳液和其它助剂3.6％～33.6％，余量为溶剂。本发明专利技术所的导电涂料可涂覆在各类纺织品基材上，应用于电磁屏蔽及抗静电领域。本发明专利技术导电涂料采用特殊的导电炭黑、特殊的石墨粉以及特殊的分散剂按特定比例混合加工而成，具有极佳的导电性能，明显优于市售的用导电炭黑和石墨粉制造的导电涂料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子及导电涂料
，具体涉及一种碳系水性高导电涂料及其 应用。
技术介绍
导电涂料由于导电性好、成本低、原料无毒或低毒、与基材结合牢度高、使用方便， 而逐步替代部分金属电路，在智能纺织品、光伏产业、印刷电路、生物传感器、电磁屏蔽材 料、ID卡、RFID天线等领域广泛应用。现有的导电涂料中金属系导电涂料和碳系导电涂料 应用最广，其中金属系导电涂料需要添加银、镍、铜等金属导电材料，虽然导电性比较好，但 是成本高，应用受到限制，特别是镍、铜导电涂料在施工和使用过程中存在重金属污染，不 能应用在与人体密切接触的场合；碳系导电涂料使用安全，可以应用在与人体接触的场合， 这类导电涂料使用的导电材料包括导电炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。 德国吉赫兹HSF-54水性碳防辐射涂料是一种性能较好的水性碳导电涂料，水性 环保，导电性好（表面电阻15Ω/sq，导电涂层厚50μm)，深受用户喜爱，但是导电性与金属 导电涂料相比仍有明显差距。 市售的Acheson423SS、CH-8等导电碳浆具有优异的导电性能，可以在PET薄膜上 及纺织品基材上印刷，表面电阻可达10~25Ω/sq(导电涂层厚25. 4μm)，但是这类产品含 有大量有机溶剂，V0C超过420g/L，使用范围受到限制，而且导电性与金属导电涂料相比仍 有明显差距。《化工新型材料》2007, 35(11) :65-7中研制了一种以丙烯酸酯类树脂为基料的 改性碳纤维体系导电涂料，固化后表面电阻达到1. 02Ω/sq(涂膜厚度为150μm)，相当于 6Ω/sq (涂膜厚度为25. 4μm)，导电性与金属导电涂料相比仍有明显差距，而且碳纤维较 长，涂料不能用丝网印刷，使用不方便。《电子元件与材料》2003, 22(8) :35-37中研制了一种导电涂料，配方中鳞片石墨与 导电炭黑CabotXC72R的比例为6:4,墨水需要研磨四次，其表面电阻仅为12Ω/sq，但是导 电性与金属导电涂料相比仍有明显差距。 到目前为止，尚未见到以导电炭黑和石墨为导电材料制备的水性高导电涂料报道 (表面电阻低于1Ω /sq，导电涂层厚度25. 4μm)。 为了克服上述缺点，需要对碳系导电涂料配方进行改进，以大幅度提高导电性能。 本专利技术制备的水性碳导电涂料，以廉价的导电炭黑和石墨粉为导电材料，导电性极佳，表面 电阻低于1Q/sq/25. 4μm，与金属导电涂料接近，不需添加昂贵的石墨稀和碳纳米管，成本 低廉，应用前景广阔。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种碳系水性高导电涂料及其应 用。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为： -种碳系水性高导电涂料，涂料各成分按质量（重量）百分比计，碳系导电材料 23 %~33 %，分散剂7 %~10 %，粘合剂乳液3 %~22 %、其它助剂0. 6 %~11. 6 %，余量为 溶剂。 优选，涂料各成分按质量（重量）百分比计，碳系导电材料23%~33%，分散剂 7 %~10 %，粘合剂乳液3 %~22 %，消泡剂0. 1 %~0. 6 %，保湿剂0. 5 %~3 %，pH调节剂 0 %~3 %，交联剂0-2 %，柔软剂0 %~2 %，流变调节剂0 %~1 %，余量为溶剂。 所述碳系导电材料为导电炭黑和石墨粉的混合物，且导电炭黑与石墨粉的重 量比为1:1.8~2.2;所述导电炭黑的碘吸收值（;[0(1;[116 3(180印;[011)>49011^/^;01^ 吸收值（DBP adsorption) 340_460ml/100g;含硫量（Sulfur content) < 0.5%;电阻 (Electric resistancenc) < 1.5Ω ·ηι;干燥失重（Loss by drying) <0.8% ;pH值（PH Value)7. 5-9. 5;表观比容14cm3/g ; 石墨粉纯度彡99. 9%，粒度500目。 例如天津金秋实化工有限公司的T-90导电炭黑。 石墨粉为纯度彡99. 9%的国产石墨粉，粒度500目（D90< 24μm)，例如青岛岩海 碳材料有限公司和青岛南墅宏达石墨制品有限公司的500目石墨粉（纯度多99. 9% )。 所述分散剂为含有颜料亲和基团的共聚物，例如DISPERBYK-192。 所述消泡剂为聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、2, 4, 7, 9-四甲基-5-癸炔-4, 7-二醇的 乙二醇溶液中的一种或多种。 所述保湿剂为尿素、乙二醇、丙二醇或丙三醇。 所述pH调节剂为氨水、氢氧化钠、三乙胺、二甲基乙胺、AMP-95、N-羟乙 基-Ν'-甲基-1，3-丙二胺、N-甲基二异丙胺、硫酸铵、乙酸、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二 氢钠中的一种或多种。 所述柔软剂为聚硅氧烷微乳液、氨基聚硅氧烷乳液或微乳液、聚醚改性聚硅氧烷 乳液、环氧改性聚硅氧烷、羧基改性聚硅氧烷中的一种或多种；粘合剂乳液包括聚丙烯酸酯 乳液、聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液以及有机硅改性的聚丙烯酸酯乳液；流变调节剂为合成树 月旨、天然杂多糖、交联聚丙烯酸盐、纤维素衍生物、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；溶剂为 蒸馏水、高纯水、纯净水、去离子水中的一种或多种 所述消泡剂为聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、2, 4, 7, 9-四甲基-5-癸炔-4, 7-二醇的 乙二醇溶液中的一种或多种。聚二甲基硅氧烷的市售牌号包括Evonik的TEGOF0AMEX810 等，2, 4, 7, 9-四甲基-5-癸炔-4, 7-二醇的乙二醇溶液的市售牌号包括Surfynol104E等， 均有很好的消泡性能。 所述保湿剂为尿素、乙二醇、丙二醇、丙三醇等。 所述pH调节剂为氨水、氢氧化钠、三乙胺、二甲基乙胺、AMP-95、N-羟乙 基-Ν'-甲基-1，3-丙二胺、N-甲基二异丙胺、硫酸铵、乙酸、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二 氢钠中的一种或多种。 所述柔软剂为聚硅氧烷微乳液、氨基聚硅氧烷乳液或微乳液、聚醚改性聚硅氧烷 乳液、环氧改性聚硅氧烷、羧基改性聚硅氧烷中的一种或多种。例如PRINT0FIXSOFTENER SFTliq就是聚硅氧烷微乳液，性能非常好。 粘合剂乳液包括聚丙烯酸酯乳液、聚苯乙烯-丙烯酸酯乳液以及其它类型的聚丙 烯酸酯乳液。 所述流变调节剂为合成树脂、天然杂多糖、有机酸改性异多糖体、交联聚丙烯酸 盐、纤维素衍生物、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。推荐使用交联聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、 水溶性丙烯酸树脂、黄原胶、PEG聚糖、纤维素衍生物、聚乙烯吡咯烷酮。水溶性丙烯酸树脂 包括PRINTOGENRMliq等。 所述溶剂为蒸馏水、高纯水、纯净水、去离子水中的一种或多种。 碳系水性高导电涂料的制备方法： (1)制备导电浆料：按照上述比例在反应器中加入水和分散剂，搅拌混合至分散 剂完全溶解，溶解后加入导电炭黑，混合均勾；然后再加入石墨粉，在800~1600r.p.m转 速下混合15~30分钟，得到糊状混合物；将糊状混合物移入立式砂磨机进行研磨，按照糊 状混合物与氧化锆珠体积比为1 :〇. 6~1. 0的比例量加入氧化锆珠，调整转速至1380~ 2880r.p.m研磨3~6小时，研磨期间加入消泡剂来消除泡沫；过滤出料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳系水性高导电涂料，其特征在于：涂料各成分按质量(重量)百分比计，碳系导电材料23％～33％，分散剂7％～10％，粘合剂乳液3％～22％、其它助剂0.6％～11.6％，余量为溶剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏峰，刘歌，王瑛，董仕晋，刘冬雪，
申请(专利权)人：中国中化股份有限公司，沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11