一种非导电基材粉末涂料静电喷涂方法及所使用的导电剂与其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非导电基材粉末涂料静电喷涂方法及所使用的导电剂与其制备方法。本发明专利技术的导电剂，按质量百分比计，包括以下原料：2%~3%水溶性导电聚合物、0.5%~1%阴离子表面活性剂、1%~1.5%增稠剂、1~1.1%保湿剂，余量为去离子水。导电剂能连续的在非导电基材表面铺展，液膜干燥后，可以得到5~18um的薄膜，该膜具有一定导电性，其表面电阻约为10

An electrostatic spraying method for powder coatings on non-conductive substrates and the conductive agent used and the preparation method thereof

The invention discloses an electrostatic spraying method of powder coatings on non-conductive substrates, a conductive agent used and a preparation method thereof. The conductive agent of the invention comprises the following raw materials: 2%~3% water-soluble conductive polymer, 0.5%~1% anionic surfactant, 1%~1.5% thickener, 1~1.1% moisturizer and deionized water. Conductive agents can be continuously spread on the surface of non-conductive substrates. After drying, 5-18um thin films can be obtained. The film has certain conductivity and its surface resistance is about 10.

【技术实现步骤摘要】
一种非导电基材粉末涂料静电喷涂方法及所使用的导电剂与其制备方法
本专利技术涉及粉末涂料静电喷涂
，尤其涉及一种非导电基材粉末涂料静电喷涂方法及所使用的导电剂与其制备方法。
技术介绍
粉末涂料与涂装技术作为节省资源、节省能源、无污染和高生产效率而得到世界各国的重视，在各种涂料品种中粉末涂料是近年来发展速度最快的品种。粉末涂料主要用静电喷涂法进行涂装，其是运用高压电场的感应效应或摩擦起电效应，使粉末涂料和被涂物受到感应而分别带上彼此相反电荷，从而把带电荷的粉末涂料吸附到带相反电荷的被涂物上面，然后被涂物经过熔融流平、烘烤固化得到涂膜的涂装方法，因此，静电喷涂通常要求被涂物具有足够的导电性。目前，粉末涂料在一些非导电基材，比如塑料、木材、玻璃、陶瓷等材料上得到应用，但由于粉末涂料最常用的是静电喷涂法，这就需要基体材料具有一定的导电性。对于非导电或导电性差的基材，通常是先涂一层导电膜提高其导电性，然后再进行静电涂装。例如，对于木材、中纤板等含水量较高的基底，可采用红外加热的方式，将内部水分引导至表面，从而实现导电。也有人在木材预涂一层溶剂型或水性导电漆，从而让木材表面导电，然后进行粉末涂料静电喷涂。但是，这些方法往往是针对某一类材料开发，适用范围窄，且原料成本高、工序复杂、耗能高。聚苯胺(PANI)是一种具有优良导电性的聚合物，由于其在水中的溶解度很低，所以应用受到一些限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种非导电基材粉末涂料静电喷涂方法及所使用的导电剂与其制备方法。为达到上述目的采用的技术方案如下。一种用于静电喷涂方法中的导电剂的组成按质量百分比计，包括以下原料：2％～3％水溶性导电聚合物、0.5％～1％阴离子表面活性剂、1％～1.5％增稠剂、1～1.5％保湿剂，余量为去离子水。进一步，上述导电聚合物的成分为用聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(PAMPS)掺杂的PANI，表示为PANI/PAMPS。该导电剂具体制备方法按以下步骤进行：(1)制备PAMPS，在N2保护下，向AMPS水溶液中加入过硫酸铵水溶液，并不断搅拌，恒温反应；(2)制备PANI/PAMPS，将苯胺加入到上述AMPS和过硫酸铵溶液中，并逐滴加入过硫酸铵，在氮气氛围、0～5℃温度下，不断搅拌进行反应；(3)PANI/PAMPS的提纯，将步骤(2)中的反应体系进行减压蒸馏浓缩，抽滤并洗涤，取沉淀产物，真空干燥，得到所述PANI/PAMPS。进一步的，所述步骤(1)中，AMPS水溶液浓度为6.2～12.4wt％，过硫酸铵浓度为4～6wt％，且AMPS与过硫酸铵摩尔比为8～13.5：1，恒温55～65℃反应5～7小时；所述步骤(2)中，苯胺与AMPS的摩尔比为0.2～0.4:1，苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1～2：1，过硫酸铵溶液的滴加速度0.06～1.00g/min，过硫酸铵浓度为4～6wt％，反应12～24h；所述步骤(3)中，抽滤后水洗涤2～3次，真空干燥是在50～60℃下干燥1天。进一步，上述的阴离子表面活性剂为羧酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐、磺酸盐中的一种或多种。在导电剂中加入阴离子表面活性剂，有利于减小非导电基材与导电剂之间的界面张力，从而导电剂在表面连续地铺展，进而形成良好的导电涂膜。可根据不同的非导电基材表面，调整表面活性剂的用量。进一步，上述的增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、甲基纤维素、淀粉磷酸钠、聚氧乙烯中的一种或多种。增稠剂能够显著增加导电剂的粘度，从而避免导电液涂覆于非导电基材上出现流挂现象。可根据所需要的粘度，调节增稠剂的用量。进一步，上述的保湿剂为聚乙二醇，用于吸附水，从而增强导电剂涂膜的导电性。所述的导电剂的制备：先将所述导电聚合物加入到去离子水中，不断搅拌、超声；待导电聚合物溶解完全，再依次加入阴离子表面活性剂、增稠剂和保湿剂，并不断搅拌、超声，待完全溶解即得到所述导电剂。一种非导电基材粉末涂料静电喷涂方法，包括以下步骤：(1)非导电基材预处理，让表面清洁无杂物油垢；(2)施涂导电剂，将预处理过的基体采用喷涂、刷涂或浸润方式在其表面施涂所述含有水溶性导电聚合物的导电剂，干燥后得到一层薄膜；(3)施涂粉末涂料，采用静电喷涂在所述步骤(2)施涂导电剂后的非导电基材表面施涂粉末涂料并固化。进一步，上述步骤(2)中，干燥导电剂涂膜时，控制干燥温度不超过60℃。进一步，导电剂涂膜干燥后，形成一层厚度为5-18um的薄膜，薄膜的表面电阻为108-1010Ω，满足静电喷涂所需要的导电性，薄膜的厚度可根据涂覆的次数进行调整。所述非导电基材选自木材、玻璃或陶瓷等非导电基材的处理。本专利技术的原理：PAMPS能溶于水，掺杂PANI后，可增加PANI在水中的溶解度，不同掺杂度的PANI/PAMPS在水中的溶解度可达到3～5g。AMPS极易聚合并且亲水性较强，在引发剂的作用下迅速生成PAMPS；之后，苯胺(AN)在PAMPS的水溶液中聚合，得到具有优良导电性的PANI/PAMPS。其可赋予非导电基材一定的导电性能。采用上述技术方案的有益效果是：所述粉末涂料施涂方法可以在非导电基材上通过静电喷涂的方式施涂粉末涂料，上粉率好，表面平整，粉末涂料的喷涂厚度可达30～80um。导电剂的配方简单，成本低廉，薄膜表面电阻为108-1010Ω，导电效果良好，成功地解决了非导电基材无法进行粉末涂料静电喷涂的技术难题，使得粉末涂料可以应用到塑料、木材、玻璃、陶瓷等非导电基材上，适用范围较广，且避免了溶剂型涂料的污染问题，让人们的生活环境更加绿色、环保。附图说明图1为实施例1合成的导电剂在基材上涂覆成膜后的SEM图。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。如无具体说明，本专利技术的各种原料均可以市售购得。实施例1步骤一：采用化学氧化法制备水溶性导电聚合物，并配制导电剂。具体制备方法按以下步骤进行：(1)制备PAMPS，在氮气氛围下，向50g浓度为12.4wt％的AMPS水溶液中加入21.4g浓度为4wt％的APS(过硫酸铵)水溶液，也即物质的量之比AMPS/APS＝8，恒温55℃反应5小时，并不断搅拌；(2)制备PANI/PAMPS，在氮气氛围下，向步骤(1)的反应体系中加入0.56gANI(苯胺)，即ANI与AMPS的物质的量之比ANI/AMPS＝0.2，并以0.06g/min的速度滴加22.8g浓度为6％wt的APS水溶液，即滴加的APS总量的物质的量满足ANI/APS＝1，恒温0℃反应12小时，并不断搅拌；(3)PANI/PAMPS的提取，将步骤(2)中的反应体系进行减压蒸馏浓缩体积为47ml，抽滤并用水洗涤2次，取沉淀产物，50℃真空干燥一天，得到PANI/PAMPS产物3.2g；(4)取上步中的PANI/PAMPS产物3.0g，加入盛有94.5g去离子水的烧杯中，并不断搅拌、超声处理。待PANI/PAMPS溶解完全后，加入0.5g十二烷基苯磺酸钠，搅拌溶解完全；加入1g羧甲基纤维素钠，搅拌溶解完全；加入1g聚乙二醇，搅拌溶解完全：即可得到导电剂。步骤二：清理耐高温尼龙塑料表面灰尘和污物。步骤三：用油漆刷将导电剂均匀地涂覆在塑料表面，得到一层导电液膜。步骤四：在烘箱60℃条件下烘干导电液膜，可得到一层干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于静电喷涂方法中的导电剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：2%~3%水溶性导电聚合物、0.5%~1%阴离子表面活性剂、1%~1.5%增稠剂、1%~1.5%保湿剂，余量为去离子水。

【技术特征摘要】
1.一种用于静电喷涂方法中的导电剂，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：2%~3%水溶性导电聚合物、0.5%~1%阴离子表面活性剂、1%~1.5%增稠剂、1%~1.5%保湿剂，余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的导电剂，其特征在于，所述水溶性导电聚合物是PANI/PAMPS，所述PANI/PAMPS的制备包括以下步骤：（1）制备PAMPS，在N2保护下，向AMPS水溶液中加入过硫酸铵水溶液，并不断搅拌，恒温反应；（2）制备PANI/PAMPS，将苯胺加入到上述AMPS和过硫酸铵溶液中，并逐滴加入过硫酸铵，在氮气氛围、0~5℃温度下，不断搅拌进行反应；（3）PANI/PAMPS的提纯，将步骤（2）中的反应体系进行减压蒸馏浓缩，抽滤并洗涤，取沉淀产物，真空干燥，得到所述PANI/PAMPS。3.根据权利要求2所述的导电剂，其特征在于：所述步骤（1）中，AMPS水溶液浓度为6.2~12.4wt%，过硫酸铵浓度为4~6wt%，且AMPS与过硫酸铵摩尔比为8~13.5：1，恒温55~65℃反应5~7小时；所述步骤（2）中，苯胺与AMPS的摩尔比为0.2~0.4:1，苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1~2：1，过硫酸铵溶液的滴加速度0.06~1.00g/min，过硫酸铵浓度为4~6wt%，反应12~24h；所述步骤（3）中，抽滤后水洗涤2~3次，真空干燥是在50~60℃下干燥1天。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：司徒粤，邹坚涛，黄洪，史英骥，吴延军，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44