[发明专利]一种基于TiB2的导电涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及导电涂料领域，具体为一种基于TiB₂粉体的导电涂料及其制备方法和应用。

背景技术

导电涂料是指一类具有导体和半导体功能的涂料，目前已广泛应用于电子电器工业、印刷电路板、开关、海洋防污涂料、电热材料、电磁屏蔽、表面防尘等领域之中。导电涂料按照导电的机理可分为添加型和结构型两种。添加型导电涂料是指将导电的无机粒子或有机抗静电剂加入到非导电的树脂中，利用有机树脂的物理机械性能和填料的导电能力；结构型导电涂料是指利用本身或经过“掺杂”之后具有导电功能的高分子材料，直接成膜或与其他有机高分子材料混合。

添加型导电涂料是目前使用的主要品种，它的配方一般包括基料、导电填料、溶剂或其他助剂。主要的成膜物包括：环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸、醇酸树脂、有机硅、纤维素、氯化聚合物等。导电材料包括金属填料(银、钼、铝、锌、锡、不锈钢等)、炭系填料(石墨、炭黑、碳纤维等)、金属化合物(氧化锡、氧化锌、硫化铁等)、包覆型复合材料(氧化锡包覆的云母、聚合物表面沉积金属等)，抗静电剂。

对于添加型导电涂料，炭系填料电性差，耐热耐湿性差，涂层软，不耐磨；金属填料(金、银价格昂贵)容易氧化，导电性不稳定，而且涂层本身不耐腐蚀，金属化合物自身电阻较大，所制备的导电涂料在导电性能上还有待提高。

因此，导电性好，稳定性好，耐磨耐蚀的导电涂料的制备成为该领域的技术难题。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种基于TiB₂粉体的导电涂料及其制备方法和应用，获得了一种导电性好，稳定性好，耐磨耐蚀的导电涂料，该涂料对碳钢、镁(镁合金)基体表现出良好的防护性能。

本发明的技术方案为：

本发明所提出基于TiB₂的导电涂料，由成膜物质、导电粉体、偶联剂、混合稀释剂和助剂组成，各组分的重量百分比为：

成膜物质            10～45

导电粉体、偶联剂    20～75；

稀释剂              3～60；

助剂                2～4

以上个组分重量之和满足100。其中偶联剂的加入量为导电粉体重量的3～8％。对于双组分涂料，须加入固化剂配合使用，固化剂与成膜物质的重量比例为(1∶2)～(1∶5)。单组分涂料不需加入固化剂。

本发明中，成膜物质可以采用油性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂中的一种。也可采用水性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂，以及苯丙和硅丙乳液，原料状态为乳液。

本发明中，成膜物质采用油性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、有机硅树脂中的一种时，稀释剂单独加入。采用水性的环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂，以及苯丙和硅丙乳液为成膜物质时，稀释剂存在于树脂乳液中，可在配制过程中加适量的稀释剂进行调节操作。

本发明中，油性树脂稀释剂为丁酮、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚、正丁醇的任两种或多种组成的混合物(按任意重量比)。采用两种或两种以上稀释剂混合的目的和作用是利用不同溶剂的溶解性能，提高稀释剂对树脂的溶解能力，这样做的好处是可以增强树脂与填料间的良好分散。水性树脂稀释剂为去离子水、乙醇、乙二醇丁醚的任一种或多种组成的混合物(按任意重量比)。

本发明中，导电粉体为TiB₂粉体(纯度大于98％wt，粒径为2～10μm)为主，碳素类(炭黑、石墨、乙炔黑)粉体为辅。可以完全采用TiB₂粉体为导电粉体，若采用碳素类与TiB₂的混合物，则碳素类粉体与导电粉体重量比例为(0～40)∶100。其中最佳比例为(10～30)∶100。

本发明中，偶联剂为有机硅烷，也可用钛酸四丁酯偶联剂。

助剂依成膜物质选用水性或油性的润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂；按重量比计，助剂中润湿剂占10～20％，分散剂占40～50％，流平剂占20～30％，消泡剂占10～20％。

润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂均为涂料领域常用制剂，例如：所述润湿剂可以为CF-01、TX-10或OP-10等；分散剂可以为DP-100、DP-150或P-19等；所述流平剂可以为CF1015、CF1018、或CF1017等；所述消泡剂可以为CF1026、CF1028、S-220或SPA-202等。