一种碳纳米管自修复剂及其在抗静电粉末涂料中的应用技术领域
本发明属于抗静电粉末涂料领域，特别涉及一种碳纳米管自修复剂及其在抗静电
粉末涂料中的应用。
背景技术
导电粉末涂料是指涂于非导电底材上，使之具有一定的传导电流和消散静电荷能
力的功能性涂料，具有非常开阔的研究开发前景以及日益增加的市场需求。我国在20世纪
90年代开始研究抗静电粉末涂料，先后开发出以碳系为主的1900型、WA-2929型、H94型等抗
静电涂料，杜绝静电事故，减轻设备的腐蚀。
但是粉末涂料在受到外力冲击的情况下，其内部结构存在裂缝，粉末涂料的涂层
往往会遭到破坏。利用常规的修复技术，如树脂注射、机械连接贴补、胶接贴补等技术可以
对粉末涂料的涂层表面产生的裂纹进行修复，但其内部结构存在的裂纹极难被检测到，因
此不能通过常规方法进行修补。而且这些裂纹的存在会进一步扩展形成更大的裂缝，进一
步降低材料的性能，如何对粉末涂料进行修复来延长材料本身的使用寿命，是目前涂料行
业研究的一个热点。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种碳纳米管自修复剂，包括预埋树脂的碳纳
米管和预埋固化剂的碳纳米管，其制备方法为：
将树脂或固化剂与碳纳米管混合，加入丙酮制得含有碳纳米管的树脂/固化剂分
散液，然后加入水或者含有表面活性剂的水溶液，充分搅拌，过滤、对固体物干燥得到预埋
树脂的碳纳米管/预埋固化剂的碳纳米管，
其中，碳纳米管可以为有序的碳纳米管，也可以为无序的碳纳米管，
作为优选：采用单壁碳纳米管，多壁碳纳米管在形成过程中，层与层之间很容易成
为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁碳纳米管的管壁上通常布满小洞样的缺陷；单壁碳
纳米管相比于多壁碳纳米管缺陷少，更好地防止了在预埋过程中出现修复剂外流、造成修
复剂浪费的现象；多壁碳纳米管在预埋修复剂的过程中，修复剂预埋在间隙，也可能会影响
碳纳米管在基体树脂中的分散情况，如果采用无序的单壁碳纳米管，修复剂仅仅会预埋在
每根碳管的 内部，对碳管分散性能影响较小，
控制加入丙酮后所制得的含有碳纳米管的树脂/固化剂分散液的粘度在1～
5Pa.S，
上述预埋树脂的碳纳米管中，树脂与碳纳米管的重量比为10:1～20:1，预埋固化
剂的碳纳米管中，固化剂与碳纳米管的重量比为10:1～20:1，预埋的树脂与预埋的固化剂
的重量比为10:1～20:1，所使用碳纳米管的直径均为10～20nm。
本发明还提供了一种上述碳纳米管自修复剂在抗静电粉末涂料中的应用，通过在
碳纳米管中预埋修复树脂以及固化剂，再将碳纳米管与涂料基体树脂共混在一起，当粉末
涂料受到外界力破坏时，碳纳米管受到损伤随之破裂，修复树脂以及固化剂流出，在损伤处
固化修复裂纹，达到自修复的目的，
上述的抗静电粉末涂料按重量份数计算包括：
上述的基体树脂主要为聚酯树脂，该树脂具有很高的反应性、优异的机械性能、较
高的热稳定性和耐烘烤泛黄性，具体选自CPE-2070、HPE-1040、CPE-2035、CPE-2071、CPE-
2036等，
上述的聚氨酯在具有熔融流平性时，熔融粘度低，对被涂物的附着力好，不需要底
涂，羟值大概在30～50之间，具体选自S01-7、XAC-75、911、CQ107等，
上述的氟树脂具有极好的耐候性、优良的抗化学腐蚀性、低摩擦型、憎水性以及良
好的憎油性，优选含羟基的氟树脂(FEVE)，其中有效氟元素含量为27％～29％，具体选自
JF-3X、JF-4X、JF-4XB、JF-2X等，
上述的固化剂主要采用异氰酸酯类固化剂和环氧类固化剂进行复配，复配重量比
为1：1.5～2.5，其中异氰酸酯类固化剂主要为TDI、HDI、PDI、MDI、IPDI等；环氧类固化剂为
TGIC、HAA、ADR等，
上述的固化促进剂主要是一种可以加快粉末涂料固化的物质，能够有效降低固化
温度，缩短固化时间，减少固化剂的用量，改善粉末涂料的物理机械性能及其表观，具体选
自2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、二月桂酸二丁基锡、LA-2208等，
上述的活性稀释剂主要为了降低体系的粘度，可以起到调节粉末涂料体系的固化
速度、增加交联密度、调节产品的性能等作用，采用的活性稀释剂主要是含有环氧基团的低
分子量的环氧化合物，如甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、单
环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚
双缩水甘油醚等，
上述增光剂的分子结构中含有一定数量的极性基团，对粉末涂料中的极性添加物
以及对粉末涂料的被涂物具有良好的润湿作用；在粉末涂料的制造与施工过程中，有效地
起到消除涂层缩孔、鱼眼、针孔、提高涂层光泽度、改善粉末涂层的流平效果和平整度、增加
对底衬的润湿性能和提高其他助剂的分散性的作用，增光剂具体选自RB701、363、YP-033、
A-388、SP-9512等，
上述的流平剂能够促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，
能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性，可改善涂饰液的渗透性，能减少刷涂
时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然，流平剂具体选自聚二甲基硅
氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅、丙烯酸树脂，脲醛树脂及
三聚氰胺甲醛树脂等；
上述抗静电粉末涂料的制备方法为：按照上述配方，将基体树脂、聚氨酯、氟树脂、
固化剂、固化促进剂、碳纳米管自修复剂、活性稀释剂、增光剂、流平剂共混10～20min得到
粉末涂料，共混速度为100r/min～200r/min。
本发明的有益效果在于：克服现有技术的不足之处，提供一种碳纳米管自修复抗
静电粉末涂料，通过在碳纳米管中预埋修复剂以及固化剂，当粉末涂料受到外界力破坏时，
碳纳米管受到损伤随之破裂，修复剂以及固化剂流出，在损伤处固化修复裂纹，达到自修复
的目的，同时由于碳纳米管的存在，还具有良好的抗静电性能。
附图说明
图1为实施例2的抗静电粉末涂料进行破裂实验后，涂层外观的扫描电镜图。
图2为对比实施例1的抗静电粉末涂料进行破裂实验后，涂层外观的扫描电镜图。
具体实施方式
表1中，各实施例中采用的碳纳米管自修复剂的制备方法均如下：
预埋树脂的碳纳米管的制备：
将聚酯树脂HPE-1040、聚氨酯XAC-75、氟树脂JF-4X按100：30：15的质量比混合均
匀，并与直径为15～18nm的无序单壁碳纳米管按照12:1的重量比混合均匀，并加入丙酮配
制成粘度为3.5Pa.S的分散液，然后加入分散液4倍体积的水，混合后充分搅拌，过滤、对固
体物50℃干燥得到预埋树脂的碳纳米管；
预埋固化剂的碳纳米管的制备：
将异氰酸酯类固化剂HDI、环氧类固化剂HAA按3：6的质量比混合均匀，并与相同规
格的无序单壁碳纳米管按照10:1的重量比混合均匀，并加入丙酮配制成粘度为2.0Pa.S的
分散液，然后加入该分散液4倍体积的水，混合后充分搅拌，过滤、对固体物50℃干燥得到预
埋固化剂的碳纳米管；
将上述得到的预埋树脂的碳纳米管和预埋固化剂的碳纳米管按表1中的不同质量
比混合均匀得到碳纳米管自修复剂。
表1(表1中各数值均为重量份数)
按照上表中各实施例的选料和配比，将基体树脂、聚氨酯、氟树脂、固化剂、固化促
进剂、碳纳米管自修复剂、活性稀释剂、增光剂、流平剂共混20min得到抗静电粉末涂料，共
混速度为160r/min。
将上表中实施例2的抗静电粉末涂料在基底铝片上成膜固化，成膜温度为150℃，
成膜厚度为20um；待固化成型后，根据标准DL-1000B进行样条制备，样条在5mm/min拉伸载
荷作用下断裂；再将断裂的样品用夹子固定在一起，室温(25℃)下放置24h后，观察断裂处
形貌：如附图1所示。
对比实施例1
相比于实施例2所制备的抗静电粉末涂料，不加入任何的碳纳米管自修复剂，并且
将自修复剂中这部分树脂和固化剂归入到原料中，其余组分、制备工艺同实施例2。
同样按照上述固化工艺对对比实施例1中的涂料成膜，并进行相同的破裂实验，实
验后断裂处形貌的扫描电镜图如附图2所示。