[发明专利]一种含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料及其制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性环氧抗静电涂料及其制备方法，尤其涉及一种含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料及其制备方法。

背景技术

目前的抗静电涂料主要是在涂料中引入抗静电添加剂。现有的抗静电添加剂主要有以下几种：一、碳系(炭黑、石墨等)；二、金属粉或丝；三、复合系(镀金属玻璃丝、云母等。第一类只能得到黑色产品、色彩单调，而且会使材料某些力学性能大大受损；第二类：普通金属粉或丝在树脂加工过程中易被氧化，真正可用的是金、银等贵金属，且往往损害材料力学等性能；第三类加工时存在变质问题。而且上述材料与有机树脂之间的亲和性都有限，对涂料的最后成膜的性能造成影响。

导电聚合物是一种原料价格低、合成方便、无毒环保、抗氧化性能好、电导率较高且可调的高分子材料，是一类具有塑料的密度、金属的导电性，又具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能的特种功能材料，是非常理想的抗静电涂料添加剂。

导电聚合物用于抗静电涂料方面的研究还不多，主要是溶剂型的。目前在该领域最有成效的是德国的Ormecon公司，该公司主要生产导电聚苯胺抗静电涂料和防腐涂料，已经在美国、日本和韩国分别建立了Ormecon America，Ormecon Japan及Ormecon Korea三家子公司，已经成为全球最有影响力的导电聚苯胺产品公司。但是溶剂型涂料中含有大量的有机溶剂，在施工过程中对环境造成较大污染、对工人的身体健康造成巨大威胁，同时浪费了大量的有机溶剂。因此环保型水性抗静电涂料已成为抗静电涂料的研究热点和主要发展方向之一。

将导电聚合物聚苯胺作为添加剂添加到水性环氧树脂中制备水性环氧抗静电涂料是近年来的研究热点。由于线性分子链中的大共轭键，使聚苯胺具有极强的刚性，聚苯胺既不能熔融也不能溶解，这使其难于加工成型，机械性能也非常差，如果作为水性涂料的导电涂料会很不稳定，极易发生沉淀，因此需要对聚苯胺进行复杂的预处理。这种预处理大大提高了聚苯胺抗静电涂料的成本，且聚苯胺的添加量不能过高。

综上所述，现有技术存在诸多不足之处。制备一种聚苯胺含量高、化学相容性好、抗静电性能优异的水性环氧抗静电涂料成为亟待解决的课题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料及其制备方法。

本发明所述的含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料，其特征在于：所述水性环氧抗静电涂料由核壳结构导电聚苯胺、固化剂酰胺基胺和水性环氧乳液制成；其中：所述核壳结构导电聚苯胺是指纳米聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳结构复合粒子，其质量为水性环氧乳液质量的2.5％～10％，所述固化剂酰胺基胺是C18脂肪酸和二亚乙基三胺的缩聚产物，其质量为水性环氧乳液质量的5％～10％。

上述含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料中：所述核壳结构导电聚苯胺由细乳液法制得；其内核为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯与丙烯酸的三元共聚物，外壳为聚苯胺，其中，甲基丙烯酸甲酯的用量为苯胺质量的50～100倍，丙烯酸丁酯的用量为苯胺质量的10～20倍，丙烯酸的用量为苯胺质量的2.5～5倍；制备过程中水的质量为苯胺质量的400～500倍，乳化剂的总质量为苯胺质量的5～15倍。

上述含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料中：所述乳化剂由十二烷基磺酸钠和自制乳化剂构成，其中自制乳化剂的质量为十二烷基磺酸钠质量的1～1.5倍。

上述自制乳化剂的制备方法是：将环氧树脂与聚乙二醇按摩尔比为1∶1混合，再按环氧树脂和聚乙二醇总质量0.1％～1％的量加入催化剂AlCl₃，在100～150℃下，反应6～12h获得。

上述含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料中：所述环氧树脂优选E-44；所述聚乙二醇优选PEG-4000。

上述水性环氧乳液优选以美国专利US4608406所述制备方法制得；其中环氧树脂选用E-44，固含量为60±1％。

本发明所述含有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料的制备方法，步骤是：

(1)将环氧树脂与聚乙二醇按摩尔比为1∶1混合，再按环氧树脂和聚乙二醇总质量0.1％～1％的量加入催化剂AlCl₃，在100～150℃下，反应6～12h，得自制乳化剂；