木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料及其制备和应用，所述的导电粉末涂料由环氧树脂、石墨烯、分散剂、填料、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、流平剂、固化剂和消泡剂等组分，该导电粉末涂料可用于木制品喷涂前导电处理，木制品经处理并烘干固化后可在其表面形成一层平整、致密的导电涂层。该导电粉末涂料可封闭木制品基材表面孔隙，而不在其表面扩散渗透，改善基材表面导电性能，提高木制品的静电喷涂涂层质量，防止涂层流平固化过程中出现的针孔、气泡、开裂等现象，并促进木制品基材与涂层的附着力，硬度、耐性良好，提高木制品的耐用性，可以广泛应用于木制品的涂装处理行业中。

Preparation and application of graphene conductive powder coating before coating wood products

【技术实现步骤摘要】
木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料及其制备和应用
本专利技术涉及木制品静电喷涂处理技术，特别是涉及了木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料及其制备和应用。技术背景粉末喷涂的木制品已被证明即使是在高湿高热等极端环境下，也具有经久耐用的特点(如粉末喷涂MDF板限制甲醛的释放)，此外还具有抗污和防潮、不剥落或分层等特点。粉末喷涂是传统涂层涂装的升级替代品。由于天然木材和人造板材都是电的不良导体，在喷涂之前需进行处理使其获得良好的导电性(一般地，表面电阻为104～109欧姆)，使其能快速吸附带电涂料。木制品基材表面获得导电性主要有预热法、喷涂导电液或者喷涂导电漆。预热法是使木制品受热将内部水分蒸逸至表面，使其表面具有导电性而获得静电吸附能力，但在涂料固化时，内部水分等挥发物在受热时以气态形式继续发挥，容易造成涂层流平、固化过程中出现的气泡、开裂等现象，而且预热法也不能很好地适应多种规格木制品共线喷涂生产，因为既获得表面导电性又不破坏其含水率的平衡，给预热工艺控制带来难度，容易诱发产品涂层质量问题；喷涂导电液(剂)或导电漆可改善木制品基材表面导电性能，实现在常温下进行静电吸附，但由于木制品基材表面粗糙，存在大量的细微空隙凹坑，导电液由于自身特点无法实现对木制品基材孔隙的完全封闭，而且，此类液体处理方式容易在木制品表面渗透，带来一定的处理问题。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术的目的在于提供木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料及其制备。石墨烯可作为导电媒介分散在溶剂型或水性等液体涂料体系中，但较少报道关于石墨烯在粉末涂料中的应用研究。本专利技术利用石墨烯优异导电性能作为粉末涂料的导电媒介，同时利用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，可以协同强化涂层的电气性能、附着力和耐性，此外也能促进石墨烯和其它填料在体系中分散性能，提高涂料各组分兼容性，避免涂层发花，使涂层强度得到提高，色泽鲜艳，还具有催化交联等特性，对涂层固化方面起到降低烘烤温度和缩短烘烤时间。制备的导电粉末涂料可以在木制品基材表面形成的一层平整、致密的较厚的导电涂层，该涂层并能封闭木制品基材表面孔隙等缺陷，而无液体涂料在木制品表面渗透等缺点，从而减少后续涂层在流平固化过程中出现的针孔、气泡、开裂等现象，提高喷涂涂层质量。本专利技术技术方案具体如下：本专利技术首先公开了木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，所述的导电粉末涂料各组成原料按质量份计为：所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料的制备方法为：(1)将环氧树脂进行预粉碎后待用；(2)对石墨烯用分散剂进行超声15-60min制成分散浆料待用；避免石墨烯的二次堆叠、团聚现象。(3)对填料用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行混合碾磨成浆料待用；(4)将步骤1～3中得到的物料和其余各组分加到混合机中，混合20-30min后，转置于物料桶中待用；(5)将物料桶中混合物料加到双螺杆挤出机中，85-100℃下进行熔融混合挤出，冷却压片后，经破碎、粉碎，分级过筛，即得导电粉末涂料。优选的，所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的石墨烯为石墨烯及其功能化的石墨烯中的一种或多种，所述的功能化是指氧化、羧基化、氨基化、巯基化或氮掺杂。优选的，所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的溶剂选自乙醇、DMF或NMP中的一种或多种。优选的，所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的填料选自钛白粉、碳酸钙、高岭土、滑石粉、白炭黑或硫酸钡中的一种或多种。优选的，所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的硅烷偶联剂，其单体结构通式为：或(R0O)3-Si-(CH2)n-Y-(CH2)n-Si-(OR0)3R为氢、烷基、氨基、环氧基、脲基、巯基、异氰酸基中的一种，R1、R2和R3各自独立地取自羟基、碳原子数不超过6的烷基、烷氧基或酰氧基中的任意基团，且R1、R2和R3之中至少有一个含氧基团，m为1～12的整数；R0取自氢、碳原子数不超过6的烷基或酰基，Y为-O-，-S-S-，-S-S-S-S-，-CH2-或-NH-基团，n为0～12的整数，所述的硅烷偶联剂为单体或其水解产物的缩水聚合物中的一种或多种，所述缩水聚合物的聚合度为2-20。优选的，所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的钛酸酯偶联剂，其结构通式为：(R4O)k-Ti-(OXR5Y)4-kR4为碳原子数不超过8的烷基；X为碳原子数不超过8的烷基、羧基、磺基、磷酸酰基、焦磷酸酰基、亚磷酸酰基中的一种；R5为碳原子数不超过20的脂肪族或芳香族基团；Y为氨基、乙烯基、环氧、羟基或甲基丙酸烯基中的一种。k为1～4的整数。本专利技术所述的消泡剂、流平剂、固化剂等因为此类组分作为粉末涂料的通用成分，品种不做特定的限制。消泡剂为常用的消泡剂，事实上能起到消泡作用的物质均可以作为本专利技术的消泡剂，可以选用常用的安息香，又或者可以直接选用商品化的消泡剂，如科莱恩的3910F、毕克的BYK961等消泡剂。流平剂在事实上能起到有效降低涂层表面张力，增强其流动流平性能的助剂均可以作为本专利技术的流平剂，可以直接选用商品化的流平剂，如默克MOK2039、特洛伊Powdermate570FL、远立NEWADD-0202/1等流平剂。固化剂在事实上能对树脂分子起到促进缩合、闭环、加成等化学反应，提高交流固化的助剂，可以直接选用商品化的固化剂，如日立HN-5500甲基六氢苯酐、雅瑞二乙基甲苯二胺E-100、二甲硫基甲苯二胺300等固化剂。所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料在木制品表面导电处理方面的应用。所述的应用，其特征在于对木制品的处理方式为静电喷涂；干燥采用红外辐射加热，温度为110-140℃，时间为10-30min。与现有木制品涂装前导电处理技术相比，本专利技术具有以下几个优点：(1)无毒环保安全，不含有害溶剂成分；(2)不会在木制品表面渗透，对木制品基材孔隙封闭彻底，获得的导电涂层平整、致密；(3)涂层附着力、硬度、耐磨等性能良好，从而提高木制品的耐用性。具体实施方式实施例1-4：木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料组成原料各组分含量见表1，其制备方法为：(1)将环氧树脂进行预粉碎可通过200目筛网后待用；(2)对石墨烯用分散剂进行超声15-60min制成分散浆料待用；避免石墨烯的二次堆叠、团聚现象。(3)对填料用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行混合碾磨成浆料待用；(4)将步骤1～3中得到的物料和其余各组分加到混合机中，混合20-30min后，转置于物料桶中待用；(5)将物料桶中混合物料加到双螺杆挤出机中，85-100℃下进行熔融混合挤出，冷却压片后，经破碎、粉碎，分级过筛，即得导电粉末涂料，其中分级过筛的筛网为300目或以上，如400目就可达到实施例中的D50粒径要求。将上述制得的导电粉末涂料对各种木制品基材进行静电喷涂处理后并红外辐射干燥固化，最后可在木制品基材表面形成结构平整、致密的导电涂层。相应的检测结果数据见表2。综合可知，本专利技术制备的导电粉末涂料的各项性能指标满足技术要求，可以应用于木制品的涂装处理行业中。对比例1：将实施例2中的石墨烯和分散剂组分去除，其余组成和含量相同，按照与实施例相同的制备方法制得的粉末涂料，按相同处理方法制得的涂层，其表面电阻为1012Ω，不能作为导电粉末涂料使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于：所述的导电粉末涂料各组成原料按质量份计为：

【技术特征摘要】
1.木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于：所述的导电粉末涂料各组成原料按质量份计为：所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料的制备方法为：(1)将环氧树脂进行预粉碎后待用；(2)对石墨烯用分散剂进行超声15-60min制成分散浆料待用；避免石墨烯的二次堆叠、团聚现象。(3)对填料用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行混合碾磨成浆料待用；(4)将步骤1～3中得到的物料和其余各组分加到混合机中，混合20-30min后，转置于物料桶中待用；(5)将物料桶中混合物料加到双螺杆挤出机中，85-100℃下进行熔融混合挤出，冷却压片后，经破碎、粉碎，分级过筛，即得导电粉末涂料。2.如权利要求1所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的石墨烯为石墨烯及其功能化的石墨烯中的一种或多种，所述的功能化是指氧化、羧基化、氨基化、巯基化或氮掺杂。3.如权利要求1所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的分散剂选自乙醇、DMF或NMP中的一种或多种。4.如权利要求1所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的填料选自钛白粉、碳酸钙、高岭土、滑石粉、白炭黑或硫酸钡中的一种或多种。5.如权利要求1所述的木制品涂装前石墨烯导电粉末涂料，其特征在于所述的硅烷偶联剂，其单体结构通式为：或...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟金环，王一建，周广昊，张凯，
申请(专利权)人：杭州五源科技实业有限公司，杭州海源表面工程有限公司，美国美源环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33