[发明专利]一种含碳纳米管的聚氨酯单组份水性涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，尤其涉及一种含碳纳米管的聚氨酯单组份水性涂料及其制备方法。

背景技术

随着电子工业和信息产业的迅猛发展，高分子材料在电子方面的应用越来越广泛，具有高绝缘性的高分子材料，其表面受到摩擦或撞击时，很容易产生和积累静电，会引起电磁干扰，尤为严重的是，当静电积累到一定程度时，就会产生静电放电，引起易燃、易爆物起火或爆炸，造成巨大的恶性事故。各类电子仪器广泛地应用于各行各业，在给人们的工作和生活带来方便的同时，也产生了随之而来的电磁波干扰。受电磁波干扰可影响电子设备的正常工作，而抗静电涂料具有导电和排除积累静电荷能力，可以解决这方面的问题。

目前大量使用的抗静电涂料一般在不导电的基料树脂中添加一定的导电填料实现导电的功能。应用较多的导电填料主要有石墨，金属粉末(银、铜、镍)，其中银粉开发应用较早，它具有化学性质稳定，防腐蚀性强，导电性好等优点，但其价格昂贵。石墨价格便宜，原料易得，导电性能也比较好，但是添加量大。碳纳米管由于其独特的结构和应用前景，自从1991年被发现以来，受到了越来越多的关注。由于流动的电子在碳纳米管内受到量子限域，通常只能沿着轴向在同一层运动，沿着径向的运动将受到很大的限制，因此碳纳米管内在宏观上表现出优良的导电性能，同时又拥有较大的长径比，并且填充量低，因而很适合做导电填料，将其应用于涂料领域，可使传统涂层的性能得到提升并赋予其新的功能。

水性聚氨酯涂料是一种环境友好型高分子材料，将成为未来涂料产业的发展趋势，具有广阔的市场空间，而单组份水性聚氨酯涂料具有环保和施工简单的优点。

申请号为CN200610078563.8的中国专利公开了“纳米管涂料的制造方法”，该专利将碳纳米管溶解或分散于大量低沸点有机溶剂中，调配成碳纳米管稀释液，进而进一步与涂料原液混合，之后将低沸点溶剂除去得到合适的碳纳米管涂料，该方法低沸点有机溶剂的使用容易造成生产过程中的环境污染。申请号为CN200710046904.8的中国专利申请公开了“一种含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料及其制备方法”，该专利采用通过自乳化法制备含碳纳米管的水性聚氨酯分散体，高速搅拌制得所述导电涂料，方法较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供针对现有技术的不足，提供一种以碳纳米管为抗静电填料的单组份水性聚氨酯抗静电涂料及其制备方法。

为了解决上述技术的问题，本发明采用的技术方案是：一种含碳纳米管的聚氨酯单组份水性涂料，按质量分数包括以下成分：

优选的，一种含碳纳米管的聚氨酯单组份水性涂料，按质量分数包括以下成分：

优选的，所述碳纳米管为粒径50～200nm，长度5～20μm的碳纳米管。

优选的，所述豆油脂肪酸酸值为195～204mgKOH/g。

优选的，所述不饱和脂肪酸为十八碳烯酸或十八碳二烯酸或十八碳三烯酸。

本发明还提供了一种制备上述含碳纳米管的聚氨酯单组份水性涂料的方法，具体包括以下步骤：

(a)将1.0～5.0份碳纳米管放入浓H₂SO₄和HNO₃的混合液(体积比为3:1)中，在超声波振荡和机械搅拌作用下，处理2～6h，然后用去离子水洗涤至中性。

(b)将6.0～10.0份间苯二甲酸、12.0～20.0份季戊四醇、30.0～38.0份豆油脂肪酸、15.0～20.0份不饱和脂肪酸加入反应釜中进行缩聚反应6～10h，得到醇酸树脂。

(c)将步骤(b)得到的树脂加入到N-甲基吡咯烷酮中，再加入0.1～1.0份二月桂酸二丁基锡和4.0～8.0份二羟甲基丙酸在100～120℃反应2～6h，降温至75℃加入15.0～20.0份异佛尔酮二异氰酸酯，在110℃继续反应1～3h，制得水溶性醇酸树脂。

(d)将步骤(a)的1.0～5.0份碳纳米管和步骤(c)得到的水溶性醇酸树脂，0.1～1.0份三乙胺，0.1～1.0份甲乙酮肟加入锥体磨中，分散研磨1～3h，得到含碳纳米管的单组份水性聚氨酯抗静电涂料。

本发明使用碳纳米管为抗静电填料，分散于单组份水性聚氨酯乳液中，制备具有抗静电性能的涂料，操作工艺简单，功能填料碳纳米管的添加量少，产品的稳定性好，无污染，环境友好，可用于电子、建筑、汽车等方面。

具体实施方式

实施例1：