[发明专利]导电石墨乳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷涂用导电涂料及其制备方法，特别是一种喷涂用石墨乳及其制备方法。

技术背景

导电石墨乳又称胶体石墨，是一类以超微细鳞片石墨为固体分散相，以水、油、有机溶剂或树脂溶液为介质的固一液相体系材料。除了导电优良和热效率高以外，还具有成本低、质轻、结构高、无毒无害的优点，是目前用量较大的一种功能涂料，广泛应用于电池，电子电路，电磁波屏蔽，加热，抗静电，耐高温防腐，海洋防污，电镀工业领域，有着广泛的应用前景。又由于导电填料具有来源广泛，价廉、涂料的导电性能良好、安全持久、深层加工成型方便和电阻可根据具体条件调节的优点，多年来对此类石墨乳涂料的研究一直较为活跃。

导电石墨乳包括导电填料、基体树脂、助剂和溶剂，经机械混合后将其涂覆于材料表面，形成一层固化膜，从而产生导电效果。石墨乳固化前，在基体树脂和溶剂中的导电填料彼此独立存在，互不连续，处于绝缘状态。固化干燥后，基体树脂与填料混合固化，导电填料相互接触连接成网链结构，从而产生导电性。

导电石墨乳的导电性能主要与填料的导电性、含量、颗粒大小以及基体树脂与填料颗粒的相容性因素有关，石墨乳中使用的导电填料有人造石墨、天然石墨、石墨纤维、碳纤维、高温煅烧石油焦、各种炭黑和碳化硅。根据制备工艺的不同可制成球状、片状、针状和纤维状。导电填料颗粒越细，网状链堆积越紧密，导电填料的比表面积就越大。单位质量颗粒多，就越有利于在基质中形成链式导电结构。一般来说导电填料的粒子越小，涂料的导电性就越好。通常控制在200-300目之间。若将粒度和形态不同的导电粒子混合在一起，导电效果就更好。与由树脂、微米级填料和助剂组成的传统导电涂料相比，纳米复合石墨乳可以更有效结合无机填料的刚性和有机相的韧性，或者赋予石墨乳由纳米效应或协同效应产生的新的功能。在其它条件一定时，导电填料颗粒在聚合物中的分散状况将决定石墨乳的导电性能。导电填料颗粒达到纳米级时，比表面积很大，在涂料制备过程中容易产生絮凝现象，而加入一些助剂会显著影响填料在基质中的分散性和湿润性。而且加入混合导电填料时，由于颗粒的比表面积不同，涂膜过程容易产生针孔、裂纹等涂膜缺陷，传统工艺制备的添加了纳米材料的石墨乳由于分散性较差，容易出现絮凝现象，往往沉降严重，增加了使用难度。

中国专利公开号CN1390894A公开了一种电池壳内壁导电涂料及其制备方法，其采用简单的搅拌和加入分散助剂的方法获得了用于电池壳内壁喷涂的导电涂料，但使用的乙烯类原料溶解性差，需要用混合溶剂，有些有机溶剂对生产和环境造成一定的污染，而且制备时间长，所制备的石墨乳不能用酒精这类廉价环保的溶剂稀释。中国专利公开号CN1481038A公开了一种碱锰电池用导电剂，同样地，其通过加入助剂，并采用搅拌研磨方法获得一次电池导电剂。综上所述，现有技术没有很好解决添加纳米碳材料制备的石墨乳难分散，易沉降，降低使用难度和使用成本的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种导电石墨乳及其制备方法，要解决的技术问题是提高石墨乳的分散性，减少絮凝现象。

本发明采用以下技术方案：一种导电石墨乳，由以下材料的质量百分比组成：10-30％的导电石墨，1-30％的基体树脂，0.1-5％的导电高分子助剂，0.1-5％的分散助剂，其余为溶剂；所述导电石墨是天然石墨，天然改性石墨，人造石墨，膨胀石墨中的一种以上；所述基体树脂是酚醛树脂、环氧树脂、氯醚树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、丁苯橡胶、纤维素中的一种以上；所述导电高分子助剂是聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯乙烯、聚苯胺、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚对苯撑乙烯撑中的一种以上；所述分散助剂为司盘span-20、司盘span-40、司盘span-60、司盘span-80、吐温tween-20、吐温tween-40、吐温tween-60、吐温tween-80、BYK130、BYK-161、BYK-163、BYK-2001、BYK-9075、丙二醇单硬脂酸酯或硬脂酸聚氧乙烯酯；所述溶剂是水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、环己酮、戊酮、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯或四氢呋喃。

本发明的导电石墨乳含有0＜纳米碳材料≤15％，所述纳米碳材料是超级纳米碳、碳纳米管、纳米碳纤维、石墨烯、富勒烯、炭黑、乙炔黑中的一种以上。

本发明的石墨烯的石墨片层数在1-10之间，所述碳纳米管和纳米碳纤维的直径在0.5-500nm之间，所述超级纳米碳、富勒烯、炭黑和乙炔黑的粒径在1-200nm之间。