一种水性导电导热防腐涂料及其制备方法

本发明属于涂料，具体涉及一种水性导电导热防腐涂料及其制备方法。

背景技术：

1、导电导热涂料在化工、电子、航空、印刷等领域具有广泛应用前景。导电导热涂料一般为添加型涂料，即将金属、碳等导电材料作为填料添加至绝缘性高分子成膜物基体材料。传统导电导热涂料多为溶剂型，其中含有大量挥发性有机物，易造成环境污染和人体伤害，不符合可持续发展要求。为了满足日益严格的环保要求，开发环保型水性导电导热涂料涂料成为主流发展趋势。

2、现有制备的导电导热涂料类型包括有机涂料和水性涂料。例如，cn111334153a公开了一种导热导电型改性聚氨酯超疏水复合涂料，包括铜-石墨烯复合材料、六亚甲基二异氰酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、氟化四乙醇、催化剂和引发剂，采用高能球磨法和烧结热压法将纳米单质铜和石墨烯复合，再通过硅烷偶联剂使聚氨酯在复合材料的表面上原位聚合，从而提高铜石墨烯复合材料与聚氨酯的分散性和相容性，增强聚氨酯涂料的导热性和导电性。cn109206961a公开了一种石墨烯导电导热涂料及其制备方法，其组份包括石墨烯、碳纳米管、硅酸钠、漆油、桐油、顺酐、分散剂、丙烯酸树脂、复合催干剂、偶联剂、二氧化硅、复合助剂、改性纤维素、沸石粉、导热金属粉、乙醇。然而，上述发明制备的导电导热涂料尚存在组分复杂、导电性不高、导热性较差、机械性能不佳、基膜附着性差等问题，特别是欠缺苛刻环境下长期使用时亟需的高防腐性能，使其应用环境和场景受到一定的限制，不利于广泛推广应用。

技术实现思路

1、解决的技术问题：为了解决现有技术中含有大量挥发性有机物，易造成环境污染和人体伤害，不符合可持续发展要求、导电导热涂料尚存在组分复杂、导电性不高、导热性较差、机械性能不佳、基膜附着性差、涂料苛刻环境下长期使用时的高耐防腐性等等技术问题，本申请提出一种水性导电导热防腐涂料及其制备方法，具有高耐腐蚀性、高硬度、高附着力、高导电性和高导热性等特点，可应用于石油化工设备、电子元器件、汽车工业等领域。

2、技术方案

3、一种水性导电导热防腐涂料，按质量份数配比包括：水性聚氨酯40-60份；酸化碳纳米管2-7份；还原氧化石墨烯3-8份；氮化硼纳米片1-4份；缓蚀剂1-5份；分散剂1-2.5份；消泡剂0.5-1.5份；固化剂10-25份；去离子水20-30份。

4、作为本申请的一种优选技术方案：所述酸化碳纳米管长度为5-10μm，直径为20-40nm。

5、作为本申请的一种优选技术方案：所述还原氧化石墨烯的尺寸为20-30μm。

6、作为本申请的一种优选技术方案：所述氮化硼纳米片的尺寸为500-1000nm。

7、作为本申请的一种优选技术方案：所述缓蚀剂为三乙醇胺。

8、作为本申请的一种优选技术方案：所述分散剂为聚山梨酯。

9、作为本申请的一种优选技术方案：所述消泡剂为聚硅氧烷改性聚醚类消泡剂。

10、作为本申请的一种优选技术方案：所述固化剂为异氰酸酯。

11、本申请还公开了上述任一水性导电导热防腐涂料的制备方法，制备方法具体步骤为：

12、步骤a：按质量份数配比将2-7份酸化碳纳米管和1-5份三乙醇胺缓蚀剂加入10-15份去离子水中，超声振荡处理，制得三乙醇胺缓蚀剂@碳纳米管分散液；

13、步骤b：按质量份数配比将1-4份氮化硼纳米片、3-8份还原氧化石墨烯、1-2.5份分散剂加入10-15份去离子水中，超声振荡处理，制得氮化硼/还原氧化石墨烯分散液；

14、步骤c：将三乙醇胺缓蚀剂@碳纳米管分散液、氮化硼/还原氧化石墨烯分散液、0.5-1.5份消泡剂、10-25份固化剂依次加入40-60份水性聚氨酯中搅拌混合均匀，制得水性导电导热防腐涂料。

15、作为本申请的一种优选技术方案：所述步骤a中超声振荡条件为100-200w，处理时间为2-4h，步骤b中超声振荡条件为200-400w，处理时间为1-2h，步骤c中的搅拌条件为1500-2500r/min，时间为3-6h。

16、本申请原理解释：本发明采用一维碳纳米管和二维还原氧化石墨烯、氮化硼纳米片为填料材料，利用分散剂作用将填料均匀分散混合于水性聚氨酯基体材料中，结合使用负载于碳纳米管内的三乙醇胺缓蚀剂，实现高导电、高导热、高防腐性能的水性导电导热防腐涂料的制备。

17、有益效果：

18、1、从配方组分和制备工艺过程可以看出，本发明提供的水性导电导热防腐涂料及其制备过程不采用任何有机溶剂，具有绿色、安全、环保的特点；

19、2、本发明采用兼具高导电、高导热和高耐腐蚀性能的一维碳纳米管和二维还原氧化石墨烯、氮化硼纳米片为填料材料，水性聚氨酯为成膜基体材料，结合使用负载于碳纳米管内的三乙醇胺缓蚀剂，制备高导电、高导热、高防腐性能的水性导电导热防腐涂料；

20、3、利用分散剂作用将一维碳纳米管和二维还原氧化石墨烯、氮化硼纳米片均匀分散混合，形成三维导电、导热网络结构，从而获得高导电、高导热性能；

21、4、碳纳米管、还原氧化石墨烯和氮化硼纳米片的引入还有利于提高涂料的物理防腐性能；利用碳纳米管的中空管状结构，可高效稳定负载具有化学防腐性质的三乙醇胺缓蚀剂，从而进一步提升涂料的整体防腐性能；

22、5、与现有技术水性防腐涂料相比，本发明提供的水性导电导热防腐涂料兼具导电、导热性能，实现了水性涂料高防腐性、高导电性和高导热性一体化功能应用；

23、6、本发明提供的水性导电导热防腐涂料具有高耐腐蚀性、高硬度、高附着力、高导电性和高导热性等特点，可应用于石油化工设备、电子元器件、汽车工业等领域。

技术特征：

1.一种水性导电导热防腐涂料，其特征在于，按质量份数配比包括：水性聚氨酯40-60份；酸化碳纳米管2-7份；还原氧化石墨烯3-8份；氮化硼纳米片1-4份；缓蚀剂1-5份；分散剂1-2.5份；消泡剂0.5-1.5份；固化剂10-25份；去离子水20-30份。

2.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述酸化碳纳米管长度为5-10μm，直径为20-40nm。

3.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述还原氧化石墨烯的尺寸为20-30μm。

4.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述氮化硼纳米片的尺寸为500-1000nm。

5.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述缓蚀剂为三乙醇胺。

6.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述分散剂为聚山梨酯。

7.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷改性聚醚类消泡剂。

8.根据权利要求1所述的水性导电导热防腐涂料，其特征在于：所述固化剂为异氰酸酯。

9.一种权利要求1-8任一所述水性导电导热防腐涂料的制备方法，其特征在于，制备方法具体步骤为：

10.根据权利要求9所述水性导电导热防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中超声振荡条件为100-200w，处理时间为2-4h，步骤b中超声振荡条件为200-400w，处理时间为1-2h，步骤c中的搅拌条件为1500-2500r/min，时间为3-6h。

技术总结本申请公开了一种水性导电导热防腐涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。本发明提出的一种水性导电导热防腐涂料包括如下质量份数的组分：水性聚氨酯40‑60份；酸化碳纳米管2‑7份；还原氧化石墨烯3‑8份；氮化硼纳米片1‑4份；缓蚀剂1‑5份；分散剂1‑2.5份；消泡剂0.5‑1.5份；固化剂10‑25份；去离子水20‑30份。本发明提供的水性导电导热防腐涂料具有高耐腐蚀性、高硬度、高附着力、高导电性和高导热性等特点，可应用于石油化工设备、电子元器件、汽车工业等领域。技术研发人员：李谊,李陈,刘武,马延文受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2