一种泡沫塑料导电涂料及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种导电涂料及其制造方法，尤其涉及一种用于涂覆泡沫塑料的导电涂料及其制造方法。
【背景技术】
目前，在涂覆泡沫塑料工序中使用的导电涂料的主要问题是放置较长时间后，涂料中固体物易发生絮凝，沉淀多，摇匀性差，附着力较差，在使用过程中有脱碳现象，因而不利于使用，而且价格昂贵。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种分散性好、附着力强、工艺简单、成本低的泡沫塑料导电涂料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种泡沫塑料导电涂料，其特征在于：该涂料的主要组分和重量百分比如下：
石墨 5～9％
碳黑 1～4％
成膜剂 10～15％
辅助成膜剂 8～9％
分散剂 0.5～1.5％
碱溶液 适量，以体系pH值控制在9～11为宜
水 余量
其中成膜剂为聚氯乙稀树脂、苯丙树脂、纯丙树脂及有机硅树脂之中一种或几种组合；
辅助成膜剂为苯丁树脂、聚乙烯醇及乙二醇之中一种或几种组合。
所述的分散剂采用烷基苯璜酸钠、丁基萘璜酸钠、烷基聚氧乙烯醚、烷基烯丙基聚氧乙烯醚及聚乙烯吡咯烷酮之中一种或几种组合。
所述的石墨可以用鳞片石墨、土状石墨或人造石墨，石墨平均粒度为1～3μm。
所述的石墨粒度小于3μm地石墨粒子的含量大于50％。
所述的碳黑为导电碳黑，其粒度小于100nm。
所述的碱溶液为氨水。
一种泡沫塑料导电涂料的制造方法，包括以下步骤：
(1).将重量百分比为0.5～1.5％的分散剂添加到适量的纯水中，搅拌溶解；
(2).将石墨和碳黑添加到(1)形成的溶液中，重量百分比分别为5～9％和1～4％，搅拌溶解；
(3).将10～15％的成膜剂、8～9％的辅助成膜剂和适量的纯水添加到(2)形成的混合液中，搅拌溶解；
(4).在(3)形成的混合液中加入重量百分比为适量的碱溶液，使体系pH值控制在9～11；
(5).将(4)得到的混合液进行均匀分散处理6～20小时；
(6).过筛去杂质，得到成品导电涂料，其中，筛的目数可以为100～300目。
所述的(5)中均匀分散处理可采用胶体磨、沙磨机、球磨机或振动磨中的一种或几种。
本发明的泡沫塑料导电涂料具有以下优点：
(1)分散性好，不易结块；
(2)摇动或滚动后泡沫少；
(3)对泡沫塑料具有极强的附着力；
(4)长时间放置后性能稳定；
(5)成本低；
(6)泡沫塑料涂覆该导电涂料后电阻低。
【具体实施方式】
本发明的泡沫塑料导电涂料中石墨的重量百分比为5～9％，如果所占重量百分比过大，导电涂料的粘度较大，泡沫塑料涂覆后石墨粒子容易脱落；如果所占重量百分比过小，石墨粒子不能充分接触，影响导电性。
石墨可以用鳞片石墨、土状石墨、或人造石墨，以鳞片石墨为优选，平均粒度应为1～3μm，其中小于3μm的石墨粒子含量大于50％，选用较小的石墨粒子，有助于整个涂料体系的稳定，能放置较长时间而不发生沉降，石墨粒子太小，增加制造成本；大于50％的要求是为了限制大石墨粒子数量，而尽量应用小粒子石墨。
本发明的泡沫塑料导电涂料中碳黑的重量百分比为1～4％，如果所占重量百分比过大，导电涂料的粘度较大，不利于流平；如果所占重量百分比过小，碳黑不能充分填充石墨粒子形成的空间，对导电性有影响。
本发明的泡沫塑料导电涂料中碳黑为导电碳黑，其粒度小于100nm，由于某些石墨颗粒太大，相互间不能很好接触，小粒度碳黑能更好的进入石墨颗粒间，作为石墨之间导电的桥梁。
本发明的泡沫塑料导电涂料中成膜剂的重量百分比为10～15％，如果所占重量百分比过大，使石墨粒子间隔增大，不能有效导电；如果所占重量百分比过小，泡沫塑料涂覆后石墨粒子容易脱落，也会影响导电性能。
成膜剂采用聚氯乙稀树脂、苯丙树脂、纯丙树脂和有机硅树脂中的一种或几种，以混合使用为优选。
本发明的泡沫塑料导电涂料中辅助成膜剂的重量百分比为8～9％，如果所占重量百分比过大，成膜速率较慢，不利于涂覆；如果所占重量百分比过小，使成膜不均匀，影响导电性能。
辅助成膜剂采用苯丁树脂、聚乙烯醇及乙二醇中的其中一种或几种组合，以聚乙烯醇为优选。
本发明的泡沫塑料导电涂料中分散剂的重量百分比为0.5～1.5％，如果所占重量百分比过小，不能使体系充分得到分散；如果所占重量百分比过大，超过临界数值，会造成不必要的浪费。
分散剂采用烷基苯璜酸钠、丁基萘璜酸钠、烷基聚氧乙烯醚、烷基烯丙基聚氧乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种，以混合使用为优选。
本发明的泡沫塑料导电涂料中碱溶液是用来调节本发明涂料体系pH值的，该碱溶液可以采用氨水；体系的pH值在9～11区间为准，在该pH值范围内，石墨粒子的分散性最好。
本发明导电涂料的制造方法中，首先将重量百分比为0.5～1.5％的分散剂溶解在适量的纯水中，搅拌溶解之后加入5～9％的石墨、1～4％的碳黑，搅拌溶解后加入10～15％的成膜剂、8～9％的辅助成膜剂和适量的纯水，继续搅拌溶解后加入适量的碱溶液将体系pH值调制在9～11，将浆料进行均匀分散处理6～20小时，过筛除去杂质，就可得到成品导电涂料，其中，筛的目数可以为100～300目。进行均匀分散处理可采用胶体磨、沙磨机、球磨机或振动磨中的一种和几种。制备过程中充分将涂料的各个组分充分乳化结合，提高了产品的稳定性，圆满解决了现有技术存在的摇匀性差，附着力较差的问题。
经样品、小试、中试证明本发明的导电涂料具有以下优点：
(1)分散性好，不易结块；
(2)摇动或滚动后泡沫少；
(3)对泡沫塑料具有极强的附着力；
(4)长时间放置后性能稳定；
(5)成本低。
用该导电涂料涂后的覆泡沫塑料面电阻值低。
石墨和碳黑为导电颗粒，其含量的大小对导电涂料性能的影响可以从下面的实施例和比较例中加以体现：
实施例一
取烷基聚氧乙基醚3克，纯水80克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将21克石墨、6克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入36克苯丙乳液，24克聚乙烯醇和34毫升水，并用96毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至球磨机中，球磨14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为470Ω/cm。
实施例二
取烷基聚氧乙基醚3克，纯水80克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将15克石墨、3克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入36克苯丙乳液，24克聚乙烯醇和43毫升水，并用96毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至振动磨中处理14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为490Ω/cm。
实施例三
取烷基聚氧乙基醚3克，纯水80克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将27克石墨、12克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入36克苯丙乳液，24克聚乙烯醇和22毫升水，并用96毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至振动磨中处理14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为500Ω/cm。
比较例一
取烷基聚氧乙基醚3克，纯水80克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将9克石墨、15克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入36克苯丙乳液，24克聚乙烯醇和37毫升水，并用96毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至振动磨中处理14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为1900Ω/cm。
比较例二
取烷基聚氧乙基醚3克，纯水80克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将30克石墨、1.5克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入36克苯丙乳液，24克聚乙烯醇和29.5毫升水，并用96毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至振动磨中处理14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为2100Ω/cm。
以上实施例和比较例中，除了石墨、碳黑和纯水以外，其余各组分的重量百分比均不变，石墨、碳黑重量百分比和所对应的泡沫塑料面电阻值如表1所示：
表1：石墨重量百分比3％5％7％9％10％碳黑重量百分比5％1％2％4％0.5％电阻值(Ω)19004904705002100
从以上实施例和比较例以及表1可以看出，石墨和碳黑的重量百分比分别为5～9％和1～4％时，该导电涂料所涂泡沫塑料面电阻值比较低。
成膜剂与辅助成膜剂的含量大小对导电涂料性能的影响可以从下面的实施例和比较例中加以体现：
实施例四
取烷基苯磺酸钠4克，纯水100克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将32克石墨、12克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入50克有机硅树脂，34克聚乙烯醇和28毫升水，并用140毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至球磨机中，球磨14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为470Ω/cm。
实施例五
取烷基苯磺酸钠4克，纯水100克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将32克石墨、12克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入40克有机硅树脂，32克聚乙烯醇和40毫升水，并用140毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至球磨机中，球磨14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为450Ω/cm。
实施例六
取烷基苯磺酸钠4克，纯水100克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将32克石墨、12克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入60克有机硅树脂，36克聚乙烯醇和16毫升水，并用140毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至球磨机中，球磨14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为480Ω/cm。
比较例三
取烷基苯磺酸钠4克，纯水100克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将32克石墨、12克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入64克有机硅树脂，24克聚乙烯醇和24毫升水，并用140毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至球磨机中，球磨14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为1800Ω/cm。
比较例四
取烷基苯磺酸钠4克，纯水100克加入混合槽中进行搅拌，搅拌0.5小时，然后将32克石墨、12克碳黑加入混合槽中高速搅拌0.5小时。再加入32克有机硅树脂，48克聚乙烯醇和28毫升水，并用140毫升氨水将体系PH值调至10，搅拌0.5小时。
将上述浆料转移至球磨机中，球磨14小时。再振动过筛(200目)，过筛后电磁除铁器除铁，便得到成品导电涂料。用该导电涂料涂覆泡沫塑料，干燥，测得泡沫塑料面电阻值为1900Ω/cm。
以上实施例和比较例中，除了成膜剂和辅助成膜剂以外，其余各组分的重量百分比均不变，成膜剂和辅助成膜剂重量百分比和所对应的泡沫塑料面电阻值如表2所示：
表2：成膜剂重量百分比8％10％12.5％15％16％辅助成膜剂重量百分比12％8％8.5％9％6％电阻值(Ω)19004504704801800
从以上实施例和比较例以及表2可以看出，成膜剂和辅助成膜剂的重量百分比分别为10～15％和8～9％时，该导电涂料所涂泡沫塑料面电阻值比较低。