一种超薄涂层导电涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超薄涂层导电涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，该涂料包括重量份数的原料组分：成膜树脂5~15、导电金属粉体40~60份、纳米导电炭黑3~6份、碳纳米管0.5~1份、硅烷偶联剂3~5份；由下述方法制备获得：首先用硅烷偶联剂对纳米导电炭黑、碳纳米管、导电金属粉体进行化学修饰，使导电炭黑、碳纳米管表面带上羟基、羧基，导电金属粉体形成金属络合物，然后将化学修饰后的导电炭黑、碳纳米管，导电金属粉体与成膜树脂混合均匀，研磨得到超薄涂层导电涂料。形成的导电网络通路致密，交联度高。该涂料形成的涂层超薄就能有好的导电性，硬度好，附着力好，贮存稳定性和填料在树脂中的分散均匀性等要远远好于传统的物理共混法。理共混法。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄涂层导电涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种超薄涂层导电涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]导电涂料是一种不仅具有涂料优异的耐热性、耐酸碱性、强附着力，而且还具有优异的导电性能。这种涂料可用于排除基体内的静电荷、传导电流，可以用于电子、建筑、航天航空、石油化工等领域中。导电涂料是随着涂料工业的快速发展兴起的一种具有重要价值的功能涂料。可用于传导电流或排除静电荷，导电涂料主要由成膜物质、填料、助剂及稀释剂等组成，其中的某些成分的导电可以使得制备涂料的电导率达到10
‑
10
S/cm，从而符合材料导电的基本要求。
[0003]目前，按基料的种类分类，导电涂料分为本征型(结构型)和掺杂型(添加型)两类。本征型导电涂料一般是基体自身具有导电性，因此一般不需要添加其他的导电填料来促使涂料导电。而掺杂型导电涂料则是通过将导电填料与不导电的基体复合制备导电涂料。前者因对导电基体的结构要求很高，并且提纯难度较大在应用上受到了一定的限制。而后者则由于加工成型方式简单而得到了广泛的应用。掺杂型导电涂料主要是由成膜树脂、导电填料、稀释剂及添加剂等助剂组成。根据填料的种类不同掺杂型导电涂料主要分为金属系、碳系和复合系三大系列。金属系包括银系、镍系、铜系导电涂料，其中，银是导电性最好的金属，银粉化学稳定性好、不易被氧化、防腐蚀性强，但成本高昂；金属系导电填料还存在密度大易沉积，氧化后降低导电性能的问题。碳系填料主要包括传统碳材料炭黑和石墨，新型碳材料主要包括碳纳米管和石墨烯等。传统碳材料虽然价格便宜，密度小，不易沉降，但碳类导电填料属于半导体，导电率远小于金属类填料，导电性能不如金属系导电涂料；新型碳材料制备的导电涂料价格高，且低频段导电效能较差，总体屏蔽范围较窄。
[0004]CN112646489A采用有机硅树脂和氨基树脂作为成膜树脂，添加1～15wt％的三维石墨烯和0.5～5wt％的短切纳米碳纤维作为导电填料，得到表面电阻率在1
×
103欧姆以下的导电涂料，尽管得到的导电涂料稳定，制备工艺简单，但是该涂料存在导电性较差，导电涂层较厚，间接增加了施工成本，CN110591462A采用聚丙烯树脂、聚乙烯树脂等树脂与纳米金属粉末、石墨烯、碳纳米管以及助剂混合得到附着力良好的导电涂料，但是电阻率达到10 4 欧姆
·
厘米，涂覆厚度达到0.5毫米，存储时间过长易发生团聚、沉降现象。导电涂料导电导电性、电磁屏蔽效能、涂膜厚度和导电粒子在树脂的分散均匀和易团聚等问题一直是导电涂料需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种在超薄涂层下有良好的屏蔽性、导电性和贮存稳定性好好的导电涂料。
[0006]本专利技术所述的一种超薄涂层涂料中，所述“超薄”意指厚度范围为3
‑
10微米。为达到上述专利技术目的之一，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
一种超薄导电涂料，包括如下重量份数的原料组分：成膜树脂5~15份、导电金属粉体40~60份、纳米导电炭黑3~6份、碳纳米管0.5~1份、硅烷偶联剂3~5份、溶剂30~50份。
[0007]一种超薄导电涂层的导电涂料的制备方法，包括步骤：（1）纳米导电炭黑、碳纳米管改性：将1~2份的硅烷偶联剂加入到7.2克乙醇和0.8克去离子水混合，并搅拌10分钟； 然后分别加入纳米导电炭黑3~6份、碳纳米管0.5~1份，并超声分散1小时；将混合物置于水浴锅中机械搅拌，使纳米导电炭黑、碳纳米管与硅烷偶联剂充分反应；将混合物过滤，取滤渣，分别用去离子水和乙醇清洗滤渣，除去未反应的硅烷偶联剂；最后将改性好的填料置于真空干燥箱中干燥，得到改性纳米导电炭黑、碳纳米管粉体。
[0008]（2）将1~3份硅烷偶联剂加入到20~30份溶剂中进行机械搅拌，将40~60份导电金属粉体加入到上述溶剂中搅拌均匀得到金属粉体浆料。
[0009]（3）将5~15份成膜树脂溶解在溶剂中，得到百分之二十到百分之三十含量的树脂溶液。
[0010]（4）将上述的硅烷偶联剂改性的纳米导电炭黑、碳纳米管，金属粉体加入到百分之二十到百分之三十固体含量成膜树脂溶液中，研磨分散得到超薄导电涂层涂料。
[0011]本专利技术中，所述硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH
‑
550)、3
‑
(2，3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH
‑
560)、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH
‑
570)或N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲(乙)氧基硅烷(硅烷偶联剂KH792)、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二乙氨基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合中的至少一种，硅烷偶联剂的乙氧基经水解后变成羟基，羟基可以和成膜树脂中的羟基、填料表面的羟基或另一个硅烷偶联剂的分子水解后生成的羟基反应，如此就通过硅烷偶联剂将成膜树脂与无机填料有机地结合。利用偶联剂的两种不同反应性基团,可以形成无机相
‑
偶联剂
‑
有机相的结合层,从而不仅提高了纳米粉体在有机相中分散稳定性，形成稳定的导电网络通路，而且提高了无机材料与聚合物的界面相容性,使聚合物与无机材料界面间获得较好的粘接强度。使涂层轻薄化的同时有优良的导电性，电磁屏蔽性，附着力好。
[0012]本专利技术中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管的一种或其混合。
[0013]本专利技术中，所述纳米导电炭黑可以是市售的EC300J、EC600JD。
[0014]本专利技术中，所述导电金属粒子可以是纳米铜粉，纳米镍粉，纳米银粉，粒径小于等于1微米的铜粉、镍粉、银粉及其金属氧化物的一种或多种。导电金属粒子形貌可以是球形，片形和无定形。
[0015]优选地，所述导电金属粒子优选具有空d轨道的金属粒子，具有空d轨道的原子可以与硅烷偶联剂上的氮原子的孤对电子之间形成配位键，生成络合物，可以均匀分散在成膜树脂中，形成导电网络通路，避免团聚。
[0016]本专利技术中，所述成膜树脂可以是环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、氨基树脂、酚氧树脂、聚酰胺树脂、聚醚树脂、双酚A基环氧聚合物的一种或多种混合。
[0017]优选地，所述成膜树脂可以是含有羧酸基团、羟基基团的环氧树脂、酚醛树脂，例如双酚A型环氧树脂、聚酚氧树脂、712环氧树脂、2127酚醛树脂、2130酚醛树脂，本专利技术优选聚酚氧树脂。
[0018]本专利技术中所述溶剂可以是乙醇、丙酮、二甲苯、环己烷、环己酮、乙酸乙酯、正丁醇、异丙醇、二乙二醇乙醚乙酸酯、二甲基甲酰胺、醋酸丁酯、200号溶剂油它们中的一种或者至少两种的组合。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超薄导电涂层涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份数的组分：成膜树脂5~15、导电金属粉体40~60份、纳米导电炭黑3~6份、碳纳米管0.5~1份、硅烷偶联剂3~5份；由下述方法制备获得：首先用硅烷偶联剂对纳米导电炭黑、碳纳米管、导电金属粉体进行化学修饰，使导电炭黑、碳纳米管表面带上羟基、羧基，导电金属粉体形成金属络合物，然后将化学修饰后的导电炭黑、碳纳米管，导电金属粉体与成膜树脂混合均匀，研磨得到超薄涂层导电涂料。2.根据权利要求1所述超薄导电涂层涂料，其特征在于：所述导电金属粉体为纳米铜粉、纳米镍粉、纳米银粉、普通铜粉、普通镍粉、普通银粉的一种或多种；形态为片状、球状或者无定形粉体。3.根据权利要求1所述超薄导电涂层涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、3
‑
(2，3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、二乙氨基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷、二氯甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述超薄导电涂层涂料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔浩，潘映豪，
申请(专利权)人：上海席亚高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：