[发明专利]水性抗静电涂料

说明书

技术领域

本发明涉及涂料领域，更详细地是水性抗静电涂料。

本发明还涉及所述涂料的制备方法。

背景技术

抗静电涂料是涂于非导电体基材上，使之具有一定的传导电流和消除静电荷能力的功能性涂料。抗静电涂料与电镀、真空溅射等其它获得导电层的技术手段相比，具有设备简单、施工方便、成本低廉、应用范围广等诸多优点，尤其适合各种复杂形状表面的涂覆。

目前抗静电涂料主要是添加型，所采用的导电添加剂主要有两类：一类是抗静电剂，另一类是各种导电填料。抗静电剂多为极性或离子型的低分子表面活性剂，如烷基磺酸盐、季铵盐型、硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵二氢磷酸盐等。它们只能赋予材料较低的导电性能，电导率一般小于10^-7S/cm，使用寿命短，抗静电剂会不断地迁移至表面被消耗掉。导电性受环境如温度、湿度、摩擦等因素的影响大。导电填料包括导电炭黑、石墨、炭纤维及金属或者金属氧化物粉末等，这些导电填料与聚合物结构的差异较大，分散性较差，很难形成均相体系，从而影响其导电性以及附着力、冲击强度等物理机械性能。

聚苯胺用于抗静电涂料方面的研究还不多。德国Zipperling Kessler公司把聚苯胺作为导电填料以纳米尺寸(约70nm)分散于其他聚合物中研制出聚苯胺抗静电涂料，电导率为10^-9～10^-1S/cm，硬度为2B～4H，当厚度为0.3～5μm时为绿色透明物质(《Synthetic Metals》，1998，93：143)。鲁照玲以功能质子酸掺杂的聚苯胺为导电填料，以漆酚醛与酚醛的复合树脂为基体，以二甲苯/正丁醇为溶剂，制备了可用作抗静电的油罐涂料，电导率为10^-8S/cm，附着力为4～5级(《材料保护》，1998，31(2)：12)。上述两种聚苯胺抗静电涂料均为溶剂型，不仅需要价格较贵的有机溶剂，而且会造成环境的污染。

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提出一种以水为溶剂、附着力优良、物理机械性能良好、耐有机溶剂、耐腐蚀、具有较好耐水性、稳定性的环保型水性抗静电涂料。

本发明的水性抗静电涂料由1-60份重量的导电物质和40-99份重量的成膜物质构成，所述导电物质是水溶性聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺，所述成膜物质是2，4-甲苯二异氰酸酯交联改性聚乙烯醇。

所述水溶性聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺由聚苯乙烯磺酸、苯胺、过硫酸铵在水溶液进行氧化聚合反应得到。

所述水溶性聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺更具体的制备方法包括下列步骤：

(1)、将摩尔磺化度大于80％的聚苯乙烯磺酸溶于水，加入苯胺，在6～30℃下加入过硫酸铵水溶液；

(2)、0.5～7小时后过滤，沉淀滤液，用水溶解洗涤沉淀物，再次沉淀并过滤，干燥沉淀物得到产物；

上述原料的重量份数组成如下：

苯胺                   60～100

过硫酸铵               40～280

聚苯乙烯磺酸           100～800

水                     4000～8000。

第(2)所述的过滤可以采用减压抽滤等方式；

所述沉淀可以用丙酮等。

在上述条件下制备的聚苯乙烯磺酸掺杂聚苯胺具有较好的导电性能，很容易用水溶解，得到均匀稳定的墨绿色溶液，静置一年以上不会产生沉淀。

所述2，4-甲苯二异氰酸酯改性聚乙烯醇通过用2，4-甲苯二异氰酸酯对聚乙烯醇进行改性反应得到。

所述2，4-甲苯二异氰酸酯改性聚乙烯醇更具体的制备方法包括：

30～70℃下在聚乙烯醇水溶液中加入2，4-甲苯二异氰酸酯，反应1～3小时，即得到2，4-甲苯二异氰酸酯改性聚乙烯醇水溶液；上述原料的重量份数组成如下：

聚乙烯醇                   20～100

2，4-甲苯二异氰酸酯        5～30

水                         900～950。

上述导电物质与成膜物质混合后，导电物质在成膜物质中均匀分散、电导率为10^-8～10^-2S/cm的抗静电功能涂料。

本发明的涂料可以根据性能和使用要求再添加其他助剂，如消泡剂、增塑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等。

本发明与现有技术相比具有如下优点：