CN104403543B - 水性高固含抗静电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性高固含抗静电涂料及其制备方法，所述涂料由以下原料组成：羟基聚氨酯树脂、导电填料、功能性粉体、功能助剂、成膜助剂、pH调节剂、余量为水；所述功能性粉体包括重量比为1～2：1～2：1～2的酸值>100的羧基聚酯树脂、酸值为25～100的羧基聚酯树脂和酸值<25的羧基聚酯树脂。本发明的水性高固含抗静电涂料集羟基聚氨酯水性树脂、水性导电填料和不同酸值梯度的羧基聚酯树脂粉体聚酯交联反应于一体，可以形成致密的漆膜。该涂料形成的漆膜有着高固含量和良好的抗静电性能，同时也具有良好的耐化学腐蚀性、耐水性以及拥有优良物理性能，可以应用在电子产品的包装、电磁屏蔽以及家具等领域。
Description
技术领域
本发明属于涂料科学技术领域，特别是涉及一种水性高固含抗静电涂料及其制备方法。
背景技术
近年来每年都有大量的电子产品因静电损坏，损失达100亿美元以上。就家具而言，尤其是在干燥的秋冬季节很容易出现静电电击发麻的现象，因为静电吸附的原因家具也很容易沾污变脏。
油性漆产品中含有大量的苯、甲苯、二甲苯及其衍生物，VOC排放高，直接危害人体健康。污染大，对环境破坏严重。油性漆属于高度易燃的物品，在存储运输的过程中存在极大安全隐患。随着相关法律法规的出台和人们环保意识的逐渐增强，环保型涂料的应用刻不容缓。传统溶剂型涂料因为其所含大量挥发性有机化合物(VOC)以及有害空气污染物，使用越来越受到限制。因此，无污染的水性涂料所受的关注度越来越高。
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：一类是抗静电填料，另一类是抗静电剂。抗静电剂多为诸如烷基磺酸盐等的极性或离子型的低分子表面活性剂，他们只能给涂料带来较低的导电性，使用寿命短且会不断的迁移到表面被消耗掉。使用抗静电剂的涂料导电性受温湿度、摩擦等环境因素影响很大。目前使用较多的抗静电填料诸如导电炭黑、石墨、金属及金属氧化物粉末等与聚合物结构的差异较大，分散性不好导致不容易生成均相体系，从而影响到导电性及涂料的物理性能。
普通水性涂料由于固含量不是很高，漆膜丰满度不够，导致家具等成品视觉效果欠佳。因此水性高固含抗静电面漆作为一种最为直接简便的抗静电和达到理想的视觉效果的方式越来越受到人们的关注。
发明内容
基于此，为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种同时具有良好物理机械性能和耐化学性能的环保型水性高固含抗静电涂料及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
一种水性高固含抗静电涂料，所述涂料由以下质量百分含量的原料组成：
所述功能性粉体包括重量比为1～2：1～2：1～2的高酸值(酸值>100)羧基聚酯树脂、中酸值(酸值：25-100)羧基聚酯树脂和低酸值(酸值<25)羧基聚酯树脂。
在其中一些实施例中，所述涂料由以下质量百分含量的原料组成：
所述功能性粉体包括重量比为1：1：1的高酸值羧基聚酯树脂、中酸值羧基聚酯树脂和低酸值羧基聚酯树脂。
在其中一些实施例中，所述涂料由以下质量百分含量的原料组成：
在其中一些实施例中，所述导电填料为炭黑、锌粉和铜粉的混合物，其中所述混合物中炭黑含量不少于18％，所述锌粉与铜粉的重量比不小于2:1，锌粉采用片状锌粉，锌粉本身导电性能优异，和铜粉配合使用并且比例占大部分可以很大程度的减少铜粉被氧化的可能性。
在其中一些实施例中，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
在其中一些实施例中，所述pH调节剂为三乙醇胺。
在其中一些实施例中，所述功能助剂包括润湿剂、乳化剂、分散剂、消泡剂、流平剂和流平助剂。
在其中一些实施例中，所述润湿剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.5％；所述乳化剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.7％；所述分散剂在所述涂料中的质量含量为0.5-1.5％；所述消泡剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.8％；所述流平剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.3％；所述流平助剂在所述涂料中的质量含量为0.3-1.2％。
在其中一个实施例中，所述润湿剂为TEG0245；所述乳化剂为T-S；所述分散剂为BYK-190；所述消泡剂为TEG0805；所述流平剂为BYK-333；所述流平助剂为RM2020。
本发明还提供了上述水性高固含抗静电涂料的制备方法，包括以下步骤：首先将羟基聚氨酯树脂、功能助剂加入反应器中充分乳化，再将功能性粉体和导电填料依次加入反应器中高速分散，得到均匀分散的乳液，最后将成膜助剂、pH调节剂和水加入反应器，调节体系pH和粘度，体系稳定后，即得。
本发明的水性高固含抗静电涂料，原料包括了含有羟基基团的聚氨酯水性树脂、水性导电填料和不同酸值梯度的羧基聚酯树脂粉体，含有羟基基团的聚氨酯水性树脂经过乳化剂和分散剂润湿剂乳化，按照等当量关系加入含有羧基基团的聚酯树脂粉体，在液相中高速分散，由于羧基聚酯树脂粉体中羧基含量存在一定的梯度，并均匀分散在液相中，因此，通过调整体系的pH值，使得液相中的羟基聚氨酯树脂与含有羧基基团的聚酯树脂粉体发生多重聚酯交联反应于一体，形成一个特殊的杂化体，施工后，在漆膜干燥过程中，随着水分的减少，三乙醇胺的挥发，体系的pH值下降，聚酯树脂粉体和部分聚氨酯树脂发生交联反应，形成致密的漆膜；与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的水性高固含抗静电涂料的功能性粉体在一定程度上提高了该涂料的固含量，使漆膜的抗静电性能更加稳定，可以与木材、塑料玻璃等基材很好的结合，形成的漆膜有着高固含量和良好的抗静电性能，同时也具有良好的耐化学腐蚀性、耐水性以及拥有优良物理性能。该水性高固含抗静电涂料符合环保法律法规，VOC排放低(无)、安全性高、漆膜硬度高、手感与丰满度好、色泽经久耐黄变，施工时无刺激性气味，对人体及环境无毒害，具有安全不可燃的特点，可以应用在电子产品的包装、电磁屏蔽以及家具等领域。
2、本发明的水性高固含抗静电涂料采用的导电填料均为粒径小的片状粒子，不会对漆膜的平整度、透明度等产生很大的影响，导电填料也会均匀的散布其中；由于自流平作用，使得整个涂料平整、稳定，漆膜不会产生光的漫反射。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本申请做进一步的阐述。
实施例1水性高固含抗静电涂料
本实施例一种水性高固含抗静电涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表1所示：
表1实施例1的水性高固含抗静电涂料原料
本实施例的水性高固含抗静电涂料具体制备步骤如下：
首先将羟基聚氨酯树脂、功能助剂加入反应器中常温搅拌15分钟，充分乳化，再将功能性粉体和导电填料依次加入反应器中，搅拌速度1500rpm，高速分散，得到均匀分散的乳液，最后将成膜助剂、pH调节剂和水加入反应器，调节体系pH和粘度，体系稳定后得到水性高固含抗静电涂料。
实施例2水性高固含抗静电涂料
本实施例一种水性高固含抗静电涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表2所示：
表2实施例2的水性高固含抗静电涂料原料
本实施例的水性高固含抗静电涂料具体制备方法同实施例1。
实施例3水性高固含抗静电涂料
本实施例一种水性高固含抗静电涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表3所示：
表3实施例3的水性高固含抗静电涂料原料
本实施例的水性高固含抗静电涂料具体制备方法同实施例1。
实施例4水性高固含抗静电涂料
本实施例一种水性高固含抗静电涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表4所示：
表4实施例4的水性高固含抗静电涂料原料
本实施例的水性高固含抗静电涂料具体制备方法同实施例1。
实施例5水性高固含抗静电涂料
本实施例一种水性高固含抗静电涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表5所示：
表5实施例5的水性高固含抗静电涂料原料
本实施例的水性高固含抗静电涂料具体制备方法同实施例1。
实施例6水性高固含抗静电涂料
本实施例一种水性高固含抗静电涂料，包含以下质量百分含量的原料组分见表6所示：
表6实施例6的水性高固含抗静电涂料原料
本实施例的水性高固含抗静电涂料具体制备方法同实施例1。
对比例1
为了与实施例1-6的水性高固含抗静电涂料进行比较，设置了如下表7的对比例1-3。
表7现有技术的3种水性抗静电涂料的原料组成
采用本领域常规的检测方法，对实施例1-6和对比例1-3的性能进行了检测，检测结果见表8所示。
表8实施例与对比例的性能比较
从表8的性能测试结果可知：实施例1-6的水性高固含抗静电涂料的物理性能、透明度、填充型、表面效果明显优于现有技术的三种抗静电涂料，其中，实施例6的水性高固含抗静电涂料的各项综合性能最为优异。本发明实施例1～6中所用的导电填料均为片状粉末，通过使用比例得到抗静电性能优异的涂膜；所用的功能性粉末，具有极佳的透明性，既充当填料，又作为反应物参加到交联反应中，使得涂膜致密性强、丰满度高和极佳的透明度。将高玻璃转变温度的羧基聚酯树脂粉末应用到水性涂料中，发挥了水性涂料和热固性粉末涂料的双重优势，拓展了思路，并成功应用于实践。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述涂料由以下质量百分含量的原料组成：
所述功能性粉体包括重量比为1～2：1～2：1～2的酸值>100的羧基聚酯树脂、酸值为25～100的羧基聚酯树脂和酸值<25的羧基聚酯树脂。
2.根据权利要求1所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述涂料由以下质量百分含量的原料组成：
所述功能性粉体包括重量比为1：1：1的酸值>100的羧基聚酯树脂、酸值为25～100的羧基聚酯树脂和酸值<25的羧基聚酯树脂。
3.根据权利要求2所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述涂料由以下质量百分含量的原料组成：
4.根据权利要求1-3任一项所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述导电填料为炭黑、锌粉和铜粉的混合物，其中，所述混合物中炭黑的含量不少于18％，所述锌粉与铜粉的重量比不小于2:1。
5.根据权利要求1-3任一项所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚。
6.根据权利要求1-3任一项所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述pH调节剂为三乙醇胺。
7.根据权利要求1-3任一项所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述功能助剂包括润湿剂、乳化剂、分散剂、消泡剂、流平剂和流平助剂。
8.根据权利要求7所述的水性高固含抗静电涂料，其特征在于，所述润湿剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.5％；所述乳化剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.7％；所述分散剂在所述涂料中的质量含量为0.5-1.5％；所述消泡剂在所述涂料中的质量含量为0.2-0.8％；所述流平剂在所述涂料中的质量含量为0.1-0.3％；所述流平助剂在所述涂料中的质量含量为0.3-1.2％。
9.权利要求1-8任一项所述的水性高固含抗静电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将羟基聚氨酯树脂、功能助剂加入反应器中充分乳化，再将功能性粉体和导电填料依次加入反应器中高速分散，得到均匀分散的乳液，最后将成膜助剂、pH调节剂和水加入反应器，调节体系pH和粘度，体系稳定后，即得。
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