本发明专利技术属化工技术领域，具体涉及一种含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料及其制备方法。该导电涂料由下述方法制备获得：首先对碳纳米管进行化学修饰，使其表面带上一定量的羟基、羧基或者胺基，然后通过化学键接的方法引入到聚酯多元醇或者异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体中，再通过自乳化法制备含碳纳米管的水性聚氨酯分散体，最后加入去离子水和助剂，高速搅拌制得所述导电涂料。本发明专利技术的导电涂料，其涂膜体积电阻率为１×１０↑［－５］～４×１０↑［－４］Ω.ｃｍ，表面电阻率为１×１０↑［－１］～２×１０↑［２］Ω，附着力０级，屏蔽效能为７０～８５ｄＢ，长期放置后仍然保持稳定。本发明专利技术工艺简单、无污染、环境友好、涂膜质量高、成本低廉，产品可应用于电子工业、油罐内壁、航空航天、光波通讯、电磁屏蔽和建筑取暖等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属化工
，具体涉及。
技术介绍
近年来，随着电子化、信息化的高速发展，内藏信息微处理装置的电子机器的极大普 及，以及CPU的运算速度越来越高速化，由此产生的电磁兼容、信息安全和噪音污染问题也越来越严重。目前从国内外来看，解决的主要方法之一就是采用电磁辐射防护材料对辐 射进行防护。在各种电磁辐射防护材料中，涂料以其方便、轻量、不占空间以及与基体一 体化等众多优势成为其中的佼佼者，被广泛应用于各类电子产品、装置、系统的电磁辐射 防护。现有的导电涂料，绝大多数为溶剂型涂料，它主要是由导电填料、树脂、稀释剂和添 加剂等组成。导电填料一般是银、铜、镍等金属粉末，导电碳黑、石墨以及氧化物等非金 属粉末。常用的树脂有环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、丙烯酸树脂等。总的来说，传统的 导电涂料制备技术主要存在两个不足，其一是导电填料不够理想，这主要表现在导电效果不好或者导电性能不稳定或者价格昂贵；其二是现有的导电涂料几乎均以有机溶剂为溶 剂，对环境污染严重。随着信息产业用手机、计算机的运算速度越来越高速化，要求屏蔽 射频和电磁的干扰，同时绿色环保要求也越来越高，因此，环保高效的水性导电涂料的开 发便十分迫切。现有技术CN1760294A (2006.4.19)和CN1730571A (2006.2.8)都是以银粉或者混合 价金属氧化物为导电剂加入到乳液、水、助溶剂和添加剂中混合制得水性导电涂料，尽管 这些涂料都具有良好的导电性、屏蔽性能和附着力，但是该涂料在室温贮存稳定性和导电 颗粒在树脂中的分散均匀性等方面有待进一步的发展。可以说，水性导电涂料的贮存稳定 性和导电颗粒在树脂中的分散均匀性等的提高为现有技术中一直难以解决的难题。现有技术CN1775881A (2006.5.24)以纳米碳、有机硅树脂和有机溶剂制成一种具有 高稳定性的纳米碳导电涂料，但是与CN1760294A (2006.4.19)和CN1730571A (2006.2.8) 等相比，其涂层导电性能要分别降低2个和3个以上数量级，它在屏蔽性能方面不是十分 理想，而且还使用了 10-50%的二甲苯
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种导电性、屏蔽性、贮存稳定性 和导电颗粒在树脂中的分散均匀性等都好的水性导电涂料及其制备方法。本专利技术提供的水性导电涂料为一种含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料。该导电涂料由下 述方法制备获得首先对碳纳米管进行化学修饰，使其表面带上一定量的羟基、羧基或者 胺基，然后通过化学键接的方法将该碳纳米管引入到聚酯多元醇或者异氰酸酯封端的聚氨 酯预聚体中，再通过自乳化法制备得到所述的含碳纳米管的水性聚氨酯导电涂料分散体。本专利技术提出的含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料的制备方法如下(1) 将100 1000 mg多壁碳纳米管加入150 ml浓硫酸和浓硝酸按体积比为 3:0.8-3:1.2组成的混合强酸溶液中，超声振荡处理3 12小时，倒入去离子水中，并静 置12小时以上(如12-18小时)，过滤和水洗至中性，再烘干，得到带羧基的碳纳米管；(2) 在氮气保护下，将80 800mg上述带羧基的碳纳米管置于过量的二氯亚砜中回流 12 72h，反应完毕，减压蒸馏除去过量的二氯亚砜，真空干燥得到酰氯化的碳纳米管；(3) 将50 500mg上述酰氯化的碳纳米管分散在无水丙酮中，滴加几滴(如3-10滴) 新鲜吡啶或者三乙胺，在55-65。C条件下，逐滴滴加5 20ml浓度为0. 005 0. 025 g/ml 的二元胺或者二元醇的丙酮溶液，滴加时间不低于60分钟(例如60-80分钟)，滴加完毕 连续反应4 72小时，过量的二元胺或者二元醇用大量的丙酮充分洗涤除去，离心过滤，真空干燥，得到含氨基或羟基等活性基团的碳纳米管；(4) 将二异氰酸酯、聚酯多元醇、2， 2' -二羟甲基丙酸、催化剂以及有机溶剂以100: 300 400: 20-60: 0. 05 5: 300 500(重量)的比例混合均匀，升温至55-65。C，反应6-12 小时，使反应趋于完成，即得以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物；(5) 将上述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物、含氨基或羟基等活性基团的碳纳米管、催 化剂以及有机溶剂，以100: 1 50: 0.5 2: 50 200(重量)的比例搅拌混合均匀，温度 控制在55-65。C，反应持续4 12小时，温度降低至45 55。C，再加入0. 5 5g三乙胺， 反应15 60分钟。量取200 500ml去离子水，缓慢滴加入到上述混合物中，保持整个滴 加时间为30 60分钟，温度为45 50°C。滴加完毕后，温度为33-36°C，再继续反应25-35 分钟，真空抽滤除去丙酮后，得到含碳纳米管的水性聚氨酯分散体。(6) 将上述含碳纳米管水性聚氨酯分散体和去离子水和助剂(如助溶剂、润湿剂、成 膜剂等)混合，在室温条件下，搅拌30 60分钟，然后加入增稠剂，持续搅拌15 60分 钟，制得含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料。本专利技术中，所述的二元胺可以是乙二胺、丙二胺、1，4-丁二胺或己二胺等；所述的二元醇可以是乙二醇、丙二醇、1，3-丁二醇、1， 4-丁二醇、新戊二醇、1， 2-戊二醇、 1，5-戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-l，3-己二醇、3-氯-l,2-丙二醇或癸二醇等；所说的 二异氰酸酯可以是芳香族二异氰酸酯(如甲苯-2，4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酉旨、4，4'-二苯基甲垸二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、乙苯二异氰酸酯、4,6-二甲苯二异氰酸酯、3,3，-二甲基联苯-4,4'-二异氰酸酯或3,3'-二甲基-4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯)，或者是脂肪族二 异氰酸酯(如己二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、4,4，-二环己基甲 烷二异氰酸酯或异佛儿酮二异氰酸酯等)。所说的聚酯多元醇可以是己二酸聚酯多元醇、 苯酐聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、高分子量聚酯多元醇、带侧基的特种聚酯多元醇或聚 碳酸酯二元醇等；所说的催化剂可以是二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、N—甲基吗啉或 者三亚乙基二胺；所说的有机溶剂可以是丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、N-甲基 吡咯烷酮、N， N-二甲基甲酰胺或N， N-二甲基乙酰胺等。本专利技术中，所述的助溶剂可以是N-甲基吡咯垸酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙 酰胺等。本专利技术中，所述的增稠剂可以是聚丙烯酸盐增稠剂、纤维素增稠剂或聚氨酯缔合型增 稠剂等；本专利技术中，所述的润湿剂可以是二垸基(辛基、己基、丁基)磺基琥珀酸盐、垸基奈 磺酸钠、蓖麻油硫酸化物、十二垸基磺酸钠、硫酸月桂脂、油酸丁基酯硫酸化物、烷基苯 酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、聚氧乙烯乙二醇烷基芳基醚、乙 炔乙二醇等或聚醚改性硅氧烷等。本专利技术中，所述的成膜剂可以是乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二 醇单甲醚、丙二醇单乙醚或丙二醇单丁醚等；本专利技术制备的含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料，其涂膜体积电阻率大小范围为 lxl0-5 4xl04D'cm，表面电阻率大小范围为lxl0" 2x10^，附着力0级，屏蔽效能为 70 85dB。结果长期放置后(例如3个月)，该水性涂料仍然保持稳定和无沉降现象等发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料，其特征在于由下述方法制备获得：首先对碳纳米管进行化学修饰，使其表面带上一定量的羟基、羧基或者胺基，然后通过化学键接的方法将该碳纳米管引入到聚酯多元醇或者异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体中，再通过自乳化法制备得到含碳纳米管的水性聚氨酯分散体，最后在含碳纳米管的水性聚氨酯分散体中加入去离子水和助剂，高速搅拌制得含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨正龙，秦深，浦鸿汀，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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