[发明专利]一种超疏水导电涂料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种超疏水导电涂料及其制备方法，涂料包括两部分组分A超疏水材料和组分B聚合乳液，按质量份数比，组分A超疏水由石墨烯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份和去离子水8‑15份组成，通过电化学层积法对石墨烯表面进行硅烷化处理，得到超疏水材料；组分B聚合乳液由硬单体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份和引发剂0.05‑0.1份配制而成。本发明通过改性石墨烯获得超疏水材料，经过与乳液的两次混合，均匀地分布于涂料层中，赋予了涂料层更加均匀良好的防水性能。

主权项

一种超疏水导电涂料的制备方法，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%NaOH                    10‑15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；2.3将步骤1.5中超疏水材料加入到步骤2.2所述的混合液料中，采用超声波进行分散处理，所述超声波处理频率为20~130KHz，处理时间为3‑5min，得到组分B聚合乳液；（三）组分A超疏水材料和组分B聚合乳液的混合:3.1将2.3中的聚合乳液静置25‑30min，加入到搅拌器中，机械搅拌0.5‑1.5min，同时加入剩余的分散剂和步骤1.5中全部超疏水材料，继续搅拌15‑20min，搅拌转速控制在100r/min；3.2停止搅拌，将3.1中的A/B初步混合物放置于超声波分散机中进行分散，超声波功率为300W，分散时间为8‑12min，分散温度为18‑25℃；3.3超声分散结束后，取出A/B混合物，室温静置35‑45min，得到所述超疏水导电涂料。