[发明专利]一种超疏水导电涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利属于涂料技术领域，尤其涉及一种超疏水导电涂料及其制备方法。

背景技术

传统的导电涂料通过加入导电性物质作为添加剂来达到涂膜导电的目的， 导电性添加剂通常为金属或金属氧化物颗粒(如银粉、铜粉、氧化锌等)，以应用较为广泛的银粉为例，其用量、粒径和形态都对涂料的导电性能有很大影响。石墨烯的共轭结构使之具有很高的电子迁移率和优异的电学性能，具有快速导电性。另外，相比银粉等导电金属微粒，石墨烯还具备更优异的机械性能及热性能。

发明内容

本发明提供了一种超疏水导电涂料及其制备方法，其特征在于，所述超疏水导电涂料包括组分A超疏水材料和组分B聚合乳液，按质量份数比计，原料各成分组成如下：

组分A超疏水材料：

石墨烯 15-25份

水溶性阳离子表面活性剂 2.5-6份

硅酸钠溶液 55-75份

10%NaOH10-15份

硅烷化试剂 25-45份

去离子水 8-15份

组分B聚合乳液：

硬单体 35-55份

软单体 35-55份

功能单体 2-5份

超疏水材料 2-10份

成膜助剂 1-5份

增塑剂 1-5份

乳化剂 0.8-1.5份

分散剂 0.5-1份

防腐剂 0.5-1份

消泡剂 0.05-1份

引发剂 0.05-0.1份

所述石墨烯是由3-10层以苯环结构周期性紧密堆积的碳原子以ABC堆垛构成的二维碳材料；所述水溶性阳离子表面活性剂为聚二甲基二烯丙基氯化铵、N-十八烷基-双季铵盐、双十二烷基二甲基-多胺-双季铵盐和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的任意一种；所述硅烷化试剂为乙烯基硅烷、乙氧基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的任意一种或几种；

所述超疏水导电涂料制备包括（一）组分A超疏水材料的制备，（二）组分B聚合乳液的制备和（三）组分A超疏水材料和组分B聚合乳液的混合，具体步骤如下：

（一）组分A超疏水材料的制备：

1.1采用去离子水超声波清洗石墨烯25-40min，再置于恒温65-80℃的干燥箱中干燥4.5-6h；

1.2将2.5-6份水溶性阳离子表面活性剂加入到8-15份去离子水中，搅拌均匀，放入15-25份石墨烯，磁力搅拌5-10min，静置，清洗，干燥；

1.3将55-75份硅酸钠溶液依次通过阳离子树脂交换柱和弱碱性阴离子树脂交换柱，得到硅酸胶稀溶液；用10%NaOH溶液将上述硅酸胶稀溶液pH调至7~8，先取总质量五分之一的硅酸胶稀溶液放入减压器中进行减压浓缩，10-15min后，以保持容器内液面恒定为原则，缓缓加入剩余的硅酸胶稀溶液，继续进行减压浓缩，浓缩温度为75-80℃，浓缩时间为20-30min，制得原硅酸钠溶液质量五分之一的SiO₂纳米溶胶；

1.4将1.2的石墨烯加入到1.3的SiO₂纳米溶胶中，采用超声波恒温35-50℃下震动分散6-8.5h，取出石墨烯，去离子水清洗，室温下通风干燥12~24h；

1.5将1.4的石墨烯加入到25-45份硅烷化试剂中，恒温20-35℃下搅拌4.5-6h，取出石墨烯，用无水乙醇清洗至pH为6.8-7.2，在60℃下真空干燥6h，得到以石墨烯为基础的组分A超疏水材料；

（二）组分B聚合乳液的制备：

2.1将35-55份硬单体、35-55份软单体、2-5份功能性单体和0.8-1.5份乳化剂加入到去离子水中，均质搅拌处理20-35min制得预乳化液；

2.2在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入去离子水，开启搅拌装置，将1/5预乳化液、1/5用量的引发剂倒入反应釜中，升温至80℃，搅拌，反应至得到带蓝色光泽的乳液， 开始滴加剩余预乳化液和引发剂，预乳化液控制在2.5-3.5h滴完，引发剂控制在3.5h-4h滴完，温度保持在80-85℃，搅拌转速控制在100r/min，引发剂滴完后保温30min，继续加入1-5份成膜助剂、1-5份增塑剂、总量一半的分散剂、0.05-1份消泡剂和0.5-1份防腐剂，搅拌转速为80r/min，搅拌时间为15-30min ，过滤出料；