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CN109266130A - 一种导电涂料的制备方法 - Google Patents

一种导电涂料的制备方法 Download PDF

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CN109266130A CN201811098744.6A CN201811098744A CN109266130A CN 109266130 A CN109266130 A CN 109266130A CN 201811098744 A CN201811098744 A CN 201811098744A CN 109266130 A CN109266130 A CN 109266130A
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Abstract

本发明公开了一种导电涂料的制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明将椰壳纤维，巴氏芽孢杆菌菌液，营养液，水混合发酵，接着滴加硝酸铜溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，降温，即得改性椰壳纤维；将纳米金属粉末与低熔点合金按质量比1：5～1：10加热熔化，得金属混料；将金属混料与沸石按质量比5：1～10：1混合球磨，接着升温熔融，液氮冷冻粉碎，得改性沸石；按重量份数计，将40～60份丙烯酸树脂，60～80份溶剂，10～20份改性椰壳纤维，10～20份改性沸石，8～10份固化剂，3～5份硅烷偶联剂搅拌混合，即得导电涂料。本发明提供的导电涂料具有优异的导电性能。

Description

一种导电涂料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种导电涂料的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
近几十年来，导电涂料已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。与此相应，导电涂料的理论研究也得到迅速发展，并促进了应用技术的日益成熟与完善。对于导电涂层的导电性能，通常有三种表征：体积电阻率或电导率；表面电阻率；静电衰减率。根据应用材料分类可分为本征型和参杂型，本征型导电涂料是指以本征型导电聚合物为成膜物质所制成的导电涂料。导电高分子用于导电涂料的制备方法大多集中在直接利用导电高分子作成膜树脂、导电高分子与其他树脂混合使用、导电高分子材料作为导电填料使用等方面，其中最典型的代表有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等是较为活跃的一个研究领域。本征型导电涂料主要应用于防腐抗静电涂料、吸波涂料、电磁屏蔽涂料等，已经研究出多种聚苯胺抗静电防腐涂料。掺杂型导电涂料是指以高分子聚合物为基础加入导电物质，利用导电物质的导电作用，来达到涂层电导率在10-12S/m以上。它既具有导电功能，同时又具有高分子聚合物的许多优异特性，可以在较大范围内根据使用需要调节涂料的电学和力学性能，并且成本较低，简单易行，因而获得较为广泛的应用。掺杂型导电涂料由高分子聚合物、导电填料、溶剂及助剂等组成。常用的导电填料有金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料、复合填料、新型纳米导电填料等。碳系导电涂料是用量较大的一种功能涂料，具有成本低、质轻、结构高、无毒无害等优点。用作碳系导电涂料的导电填料主要有石墨、石墨纤维、碳纤维、高温煅烧石油焦、各种炭黑以及碳化硅等。特别是炭黑填充导电聚合物已被广泛应用，因为导电炭黑具有价格便宜、密度小、不易沉降、耐腐蚀性强等优点，但导电性相对较差；同时由于表面含有大量的极性基团，存在难分散、易絮凝等缺点，最简便而有效的解决方法之一是加入分散剂降低炭黑粒子间的吸引力及凝聚力，从而使其能均匀稳定地分散在基质中。碳系导电涂料通常由导电填料、基体树脂、助剂和溶剂组成，经机械混合后将其涂覆于非导电体底材表面，形成一层特殊固化膜，从而产生导电效果。但是传统的导电涂料在导电性能上存在不足，加强对导电涂料的导电性能的研究尤为重要和迫切。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的导电涂料的导电性能无法进一步提升的问题，提供了一种导电涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，将20～30份椰壳纤维，3～5份巴氏芽孢杆菌菌液，2～3份营养液，30～50份水混合发酵，接着滴加硝酸铜溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，降温，即得改性椰壳纤维；
（2）将纳米金属粉末与低熔点合金按质量比1：5～1：10加热熔化，得金属混料；
（3）将金属混料与沸石按质量比5：1～10：1混合球磨，接着升温熔融，液氮冷冻粉碎，得改性沸石；
（4）按重量份数计，将40～60份丙烯酸树脂，60～80份溶剂，10～20份改性椰壳纤维，10～20份改性沸石，8～10份固化剂，3～5份硅烷偶联剂搅拌混合，即得导电涂料。
步骤（1）所述所述椰壳纤维长度为0.11～0.15mm，直径为0.75～1.00μm。
步骤（1）所述巴氏芽孢杆菌菌液是由以下重量份数的原料组成：2～3份巴氏芽孢杆菌，1～2份甘油，1～2份聚乙二醇，10～20份去离子水。
步骤（1）所述营养液是由以下重量份数的原料组成：1～2份葡萄糖，1～2份果糖，2～3份尿素，20～30份水。
步骤（2）所述纳米金属粉末为纳米银粉，纳米锌粉或纳米铁粉中的任意一种。
步骤（2）所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。
步骤（4）所述溶剂为乙酸乙酯，丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。
步骤（4）所述固化剂为脲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂或聚酰胺多胺环氧氯丙烷中任意一种。
步骤（4）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加改性椰壳纤维，在制备过程中，首先椰壳纤维经过发酵，利用微生物生成的酶活化椰壳纤维，使得椰壳纤维的吸附性能得到提升，接着，通过滴加硝酸铜溶液，由于巴氏芽孢杆菌细胞表面带负电荷，能够富集带正电的铜离子，使得铜离子聚集在椰壳纤维中，接着在炭化过程中，首先椰壳纤维炭化，炭化国策过程中产生焦油，焦油的生成，使得改性椰壳纤维与基体树脂间的界面结合得到提升，从而使得改性椰壳纤维与基体树脂间的接触电阻下降，从而使得体系的导电性能得到提升，随着温度逐渐上升，体系中的单质炭能够使得铜离子还原成单质铜，在使用过程中，改性椰壳纤维中的单质铜随着焦油的渗出，得以填充到改性椰壳纤维与基体树脂脚面结合处，从而进一步降低了体系的接触电阻，从而使得体系的导电性能得到进一步的提升。
具体实施方式
按重量份数计，将2～3份巴氏芽孢杆菌，1～2份甘油，1～2份聚乙二醇，10～20份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为30～35℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌40～60min，得巴氏芽孢杆菌菌液；按重量份数计，将1～2份葡萄糖，1～2份果糖，2～3份尿素，20～30份水置于2号烧杯中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得营养液；按重量份数计，将20～30份椰壳纤维，3～5份巴氏芽孢杆菌菌液，2～3份营养液，30～50份水置于发酵釜中，于温度为30～35℃条件下，混合发酵3～5天，接着向发酵釜中滴加质量分数为5～8%的硝酸铜溶液，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min后，过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为850～850℃条件下，炭化2～3h后，随炉降至室温，即得改性椰壳纤维；将纳米金属粉末与低熔点合金按质量比1：5～1：10置于反应釜中，于温度为190～220℃条件下，加热熔化，得金属混料；将金属混料与沸石按质量比5：1～10：1置于球磨机中混合球磨，得球磨料，接着将球磨料置于坩埚中，接着升温熔融，混合熔体，接着将混合熔体置于液氮冷冻，得冷冻块，接着将冷冻块置于粉碎机中粉碎40～60min，得改性沸石；按重量份数计，将40～60份丙烯酸树脂，60～80份溶剂，10～20份改性椰壳纤维，10～20份改性沸石，8～10份固化剂，3～5份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得导电涂料。所述所述椰壳纤维长度为0.11～0.15mm，直径为0.75～1.00μm。所述纳米金属粉末为纳米银粉，纳米锌粉或纳米铁粉中的任意一种。所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。所述溶剂为乙酸乙酯，丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。所述固化剂为脲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂或聚酰胺多胺环氧氯丙烷中任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中任意一种。
实例1
按重量份数计，将3份巴氏芽孢杆菌，2份甘油，2份聚乙二醇，20份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌60min，得巴氏芽孢杆菌菌液；按重量份数计，将2份葡萄糖，2份果糖，3份尿素，30份水置于2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，即得营养液；按重量份数计，将30份椰壳纤维，5份巴氏芽孢杆菌菌液，3份营养液，50份水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵5天，接着向发酵釜中滴加质量分数为8%的硝酸铜溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为850℃条件下，炭化3h后，随炉降至室温，即得改性椰壳纤维；将纳米金属粉末与低熔点合金按质量比1：10置于反应釜中，于温度为220℃条件下，加热熔化，得金属混料；将金属混料与沸石按质量比10：1置于球磨机中混合球磨，得球磨料，接着将球磨料置于坩埚中，接着升温熔融，混合熔体，接着将混合熔体置于液氮冷冻，得冷冻块，接着将冷冻块置于粉碎机中粉碎60min，得改性沸石；按重量份数计，将60份丙烯酸树脂，80份溶剂，20份改性椰壳纤维，20份改性沸石，10份固化剂，5份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，即得导电涂料。所述所述椰壳纤维长度为0.15mm，直径为0.75μm。所述纳米金属粉末为纳米银粉。所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。所述溶剂为乙酸乙酯，丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。所述固化剂为脲醛树脂。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
实例2
将纳米金属粉末与低熔点合金按质量比1：10置于反应釜中，于温度为220℃条件下，加热熔化，得金属混料；将金属混料与沸石按质量比10：1置于球磨机中混合球磨，得球磨料，接着将球磨料置于坩埚中，接着升温熔融，混合熔体，接着将混合熔体置于液氮冷冻，得冷冻块，接着将冷冻块置于粉碎机中粉碎60min，得改性沸石；按重量份数计，将60份丙烯酸树脂，80份溶剂，20份椰壳纤维，20份改性沸石，10份固化剂，5份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，即得导电涂料。所述所述椰壳纤维长度为0.15mm，直径为0.75μm。所述纳米金属粉末为纳米银粉。所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。所述溶剂为乙酸乙酯，丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。所述固化剂为脲醛树脂。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
实例3
按重量份数计，将3份巴氏芽孢杆菌，2份甘油，2份聚乙二醇，20份去离子水置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌60min，得巴氏芽孢杆菌菌液；按重量份数计，将2份葡萄糖，2份果糖，3份尿素，30份水置于2号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，即得营养液；按重量份数计，将30份椰壳纤维，5份巴氏芽孢杆菌菌液，3份营养液，50份水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，混合发酵5天，接着向发酵釜中滴加质量分数为8%的硝酸铜溶液，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min后，过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为850℃条件下，炭化3h后，随炉降至室温，即得改性椰壳纤维；按重量份数计，将60份丙烯酸树脂，80份溶剂，20份改性椰壳纤维，10份固化剂，5份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合60min，即得导电涂料。所述所述椰壳纤维长度为0.15mm，直径为0.75μm。所述纳米金属粉末为纳米银粉。所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。所述溶剂为乙酸乙酯，丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。所述固化剂为脲醛树脂。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。
对比例：深圳市某科技有限公司生产的导电涂料。
将实例1至实例3所得的导电涂料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
导电性能：按照GB/T 26004检测导电涂料的电阻率。
具体检测结果如表1所示：
表1导电涂料性能检测结果
检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例
电阻率/×10<sup>-4</sup>Ω·cm 0.32 0.55 0.68 0.95
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的导电涂料具有优异的导电性能的特点，在高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

Claims (9)

1.一种导电涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）按重量份数计，将20~30份椰壳纤维，3~5份巴氏芽孢杆菌菌液，2~3份营养液，30~50份水混合发酵，接着滴加硝酸铜溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，降温，即得改性椰壳纤维；
（2）将纳米金属粉末与低熔点合金按质量比1：5~1：10加热熔化，得金属混料；
（3）将金属混料与沸石按质量比5：1~10：1混合球磨，接着升温熔融，液氮冷冻粉碎，得改性沸石；
（4）按重量份数计，将40~60份丙烯酸树脂，60~80份溶剂，10~20份改性椰壳纤维，10~20份改性沸石，8~10份固化剂，3~5份硅烷偶联剂搅拌混合，即得导电涂料。
2.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述所述椰壳纤维长度为0.11～0.15mm，直径为0.75～1.00μm。
3.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述巴氏芽孢杆菌菌液是由以下重量份数的原料组成：2~3份巴氏芽孢杆菌，1~2份甘油，1~2份聚乙二醇，10~20份去离子水。
4.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述营养液是由以下重量份数的原料组成：1~2份葡萄糖，1~2份果糖，2~3份尿素，20~30份水。
5.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述纳米金属粉末为纳米银粉，纳米锌粉或纳米铁粉中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述低熔点合金为铋锡合金，铋锡合金中各组分质量含量为：铋占51%（ω），锡占30%（ω），铅占8%（ω），铟占11%（ω）。
7.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述溶剂为乙酸乙酯，丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中任意一种。
8.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述固化剂为脲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂或聚酰胺多胺环氧氯丙烷中任意一种。
9.根据权利要求1所述一种导电涂料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中任意一种。
CN201811098744.6A 2018-09-20 2018-09-20 一种导电涂料的制备方法 Pending CN109266130A (zh)

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