基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料，其组分和质量百分比分别为：羟基丙烯酸酯树脂10

【技术实现步骤摘要】
基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能涂料
，特别涉及一种基于高分子纳米填充因子的透明导电涂料，其可应用于塑料、玻璃等不同基材的导电功能领域。

技术介绍

[0002]随着科学技术水平的不断发展，导电涂料已迅速成为当今的热门特种功能涂料。自20世纪50年代问世以来，导电涂料在电子电器、工业生产、国防建设、医疗设施等领域均具有重要的应用价值。因而，人们对于导电涂料性能及功能综合性的要求日益提高，推动其进一步的发展。
[0003]导电涂料功能可通过不同的导电助剂实现：无机金属或金属氧化物如银、镍、铜、锡锑掺杂氧化物ATO等，碳系结构如石墨、炭黑、碳纤维等，以及导电高分子如聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺等。一般导电涂料仍存在一定缺陷。例如，导电剂填充量大；无机金属导电剂密度高，涂层厚，且成本较高；一般碳系结构颜色深；高分子导电的使用加工仍较受限。有鉴于此，通过多种导电剂的协同复合，则有望有效提高涂料导电性能，实现添加量少，透明，成本低，导电性好的功能需求。
[0004]中国专利CN101942254A公开了一种含有纳米核壳结构聚吡咯的水性导电防腐涂料，主要用于金属表面，其制备简便，粒子粒径均匀可控，而其涂层较厚，使用范围较为有限。中国专利CN104774512A公开了一种高性能环保导电涂料，其主要导电填料为碳粉，电导率为41.617
×
10
‑3S/cm，附着力0
‑
1级，成本较低，而其颜色仍较深重。中国专利CN102492349A公开了一种具有纳米核壳结构导电聚苯胺的水性环氧抗静电涂料及其制备方法，其制备简便，成本低，抗静电性能显著，而在导电性能方面可进一步提高。

技术实现思路

[0005]针对现有方法和技术的上述不足，根据本专利技术的实施例，希望提供一种基于高分子纳米填充因子的透明导电涂料，其在导电性、透明性、附着力等方面均具备优良性能。本专利技术还希望提出前述基于高分子纳米填充因子的透明导电涂料的制备方法。
[0006]为此，本专利技术采用如下技术方案：一种基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料，其由以下组分及其质量百分比组成：羟基丙烯酸酯树脂10
‑
30％；高分子纳米填充因子10
‑
30％；金属纳米粒子5
‑
15％；流平剂0.5
‑
1％；偶联剂0.5
‑
1％；溶剂30
‑
70％。其中，高分子纳米填充因子为聚吡咯包覆的碳纳米管，直径5
‑
15nm，长度为1
‑
5μm。金属纳米粒子为纳米铜、纳米银或两者混合物，其粒径为5
‑
20nm。流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。偶联剂为硅烷偶联剂。溶剂为体积比1:2:2的异丙醇、醋酸丁酯和甲基异丁基甲酮混合溶剂。羟基丙烯酸酯树脂的结构式为：
[0007][0008]其中，R1选自
‑
CH2CH3、
‑
(CH2)3CH3、
‑
(CH2)5CH(CH3)CH3和
‑
(CH2)7CH3，R2选自
‑
CH3、
‑
CH2CH3和
‑
(CH2)3CH3；a为20
‑
50的整数，b为20
‑
50的整数，c为10
‑
30的整数，d为5
‑
20的整数。羟基丙烯酸酯共聚物树脂通过偶氮二异丁腈(AIBN)引发的自由基聚合制备。
[0009]根据实施例，本专利技术提供的一种基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料中，高分子纳米填充因子的制备方法包括以下步骤：
[0010](1)根据重量份，1
‑
10份羟基改性碳纳米管分散于100
‑
500份N,N
′‑
二甲基甲酰胺中，超声1
‑
3h。加入0.01
‑
0.5份4
‑
二甲氨基吡啶，0.01
‑
0.5份1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和0.1
‑
5份吡咯
‑2‑
甲酸，室温搅拌反应24
‑
48h。停止反应后，离心分离，乙醇反复清洗3次，置于50
‑
80℃烘箱中干燥12
‑
24h，得到改性碳纳米管；
[0011](2)按照重量份，取1
‑
10份上述改性碳纳米管和5
‑
20份表面活性剂分散于200
‑
1000份水中，超声1
‑
2h，将温度调节至0
‑
5℃，形成溶液A；将0.1
‑
5份掺杂剂和5
‑
50份吡咯单体加入水中，均匀搅拌0.5
‑
1h，形成溶液B；将1
‑
5份过硫酸铵加入5
‑
20份水中，均匀搅拌10
‑
30min，形成溶液C；
[0012](3)维持温度0
‑
5℃，将溶液B逐渐滴加入溶液A中，搅拌形成溶液D；
[0013](4)将溶液C逐渐滴加入溶液D中，反应24
‑
48h，水和乙醇轮流各清洗3次，离心过滤，30
‑
50℃下真空干燥24
‑
48h，得到聚吡咯包覆的碳纳米管。
[0014]优选地，上述步骤(2)中，所述表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵，辛烷基酚聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯；所述掺杂剂选自十二烷基苯磺酸，萘磺酸，水杨酸，柠檬酸。上述步骤(2)和(3)中，滴加速率为60
‑
90滴/min。
[0015]根据实施例，本专利技术提供的一种基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料的制备过程，包括如下步骤：根据所述组分和质量百分比称取物质，向溶剂中加入羟基丙烯酸酯树脂、高分子纳米填充因子、金属纳米粒子、流平剂、偶联剂，经过1500
‑
2000r/min高速搅拌和超声分散处理，过200目筛，制得透明导电功能涂料。
[0016]相对于现有技术，本专利技术制得的基于高分子纳米填充因子的透明导电涂料，其特点主要体现在以下几个方面：(1)涂层稳定，附着力高，通过百格法测试附着力达0级。(2)达到具备良好的透明性。一般的导电涂料由于导电填料的限制，其透明性能往往有限，本专利技术制得的涂料通过高分子纳米填充因子及纳米粒子的调控，展现了良好的透明度。(3)具备较好的导电性能。本专利技术制得的涂料涂层电阻率为103‑
104Ω
·
cm，可广泛应用于电子仪器设备的相关领域。(4)组分制备简单，原料易得，生产过程安全环保。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料，其特征是，其组分和质量百分比分别为：羟基丙烯酸酯树脂10
‑
30％；高分子纳米填充因子10
‑
30％；金属纳米粒子5
‑
15％；流平剂0.5
‑
1％；偶联剂0.5
‑
1％；溶剂30
‑
70％；所述羟基丙烯酸酯树脂的结构式为：其中，R1选自
‑
CH2CH3、
‑
(CH2)3CH3、
‑
(CH2)5CH(CH3)CH3和
‑
(CH2)7CH3；R2选自
‑
CH3、
‑
CH2CH3和
‑
(CH2)3CH3；a为20
‑
50的整数，b为20
‑
50的整数，c为10
‑
30的整数，d为5
‑
20的整数；所述高分子纳米填充因子为聚吡咯包覆的碳纳米管，直径5
‑
15nm，长度为1
‑
5μm；所述金属纳米粒子为纳米铜、纳米银或两者混合物，其粒径为5
‑
20nm；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述溶剂为体积比1:2:2的异丙醇、醋酸丁酯和甲基异丁基甲酮混合溶剂。2.根据权利要求1所述的基于高分子纳米填充因子的透明导电功能涂料，其特征在于，所述高分子纳米填充因子的制备方法包括以下步骤：(1)根据重量份，1
‑
10份羟基改性碳纳米管分散于100
‑
500份N,N
′‑
二甲基甲酰胺中，超声1
‑
3h；加入0.01
‑
0.5份4
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二甲氨基吡啶，0.01
‑
0.5份1
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(3
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二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和0.1
‑
5份吡咯
‑2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳怡，薛嘉晓，
申请(专利权)人：上海沪正实业有限公司，
类型：发明
国别省市：