一种抗静电聚酯面漆及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑装饰材料技术领域，更具体地说，它涉及一种抗静电聚酯面漆及其制备方法。

背景技术

静电是人们日常生活中都会遇到的一个问题，特别是在干燥的冬季静电现象最为明显。静电对人体是有害无利的，人体长期在静电环境下，会使人出现焦躁不安、头痛、胸闷等现象。

一般在室内，最容易带上静电的是内墙板，在人体与内墙板接触的一瞬间，就会被静电打到。而内墙板面漆是涂层最外层的涂料，在漆膜中起主要的装饰和保护作用，涂装后所呈现出的整体效果都是通过这一层体现出来，因此对所用材料有较高的要求。现有的涂料应用在内墙板上作为面漆时，并不能防止静电的产生，给人们带来了不好的体验。

因此，提高内墙板的抗静电能力对于内墙板更好发展具有重要的意义。

发明内容

为了提高内墙板的抗静电性，本申请提供一种抗静电聚酯面漆及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种抗静电聚酯面漆，采用如下的技术方案：

一种抗静电聚酯面漆，包括由以下重量份的原料制成：聚酯树脂41-45份、三聚氰胺甲醛树脂5-7份、溶剂14-22份、复合型导电剂8-10份、颜填料20-24份和助剂8.3-16.5份；所述复合型导电剂为表面吸附有导电钛白粉的石墨烯或石墨烯复合物与有机粘结剂的混合物。

通过采用上述技术方案，聚酯树脂与三聚氰胺甲醛树脂发生交联反应，形成网状结构，使面漆具有良好的硬度、柔韧度和耐久性；石墨烯或石墨烯复合物表面吸附导电钛白粉，使得石墨烯或石墨烯复合物在后期混合时不容易发生不可逆堆垛，获得的表面吸附有导电钛白粉的石墨烯或石墨烯复合物容易分散，充分发挥导电钛白粉和石墨烯或石墨烯复合物的优异导电性能；同时通过有机粘结剂对表面吸附有导电钛白粉的石墨烯或石墨烯复合物进行处理，使得颗粒之间产生网络“架桥”效应，使得导电钛白粉与石墨烯或石墨烯复合物的结合性更好，提高了复合型导电剂在聚酯面漆中的分散性和导电性，使得聚酯面漆具有优异的抗静电性，从而提高了涂覆有聚酯面漆的内墙板的抗静电性。

优选的，所述石墨烯复合物为石墨烯与其他碳材料的复合材料，所述其他碳材料为碳纳米管、导电炭黑的一种或两种。

通过采用上述技术方案，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10

优选的，所述石墨烯复合物的制备方法为：将改性剂与溶剂混合形成混合液，将石墨烯与其他碳材料加入混合液中混合即可；所述改性剂、石墨烯和其他碳材料的质量之比为(1-4)：(9-10)：(1-10)。

通过采用上述技术方案，制备方法简单，石墨烯与其他碳材料具有良好的结合性，得到的石墨烯复合物具有良好的导电性和吸附性。

优选的，所述改性剂为十八胺、十二烷基苯磺酸钠和油酸中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，十八胺、十二烷基苯磺酸钠和油酸均作为表面活性剂具有良好的表面活性，亲水性较强，可有效降低界面张力，使石墨烯复合物对导电钛白粉的吸附效果更好。

优选的，所述有机粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、氯醋树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、醛酮树脂、聚酮树脂、硝基纤维素树脂、乙基纤维素、松香、琥珀、虫胶中的一种或多种；进一步优选为聚酯树脂。

通过采用上述技术方案，有机粘结剂可以对石墨烯或石墨烯复合物与导电钛白粉起到很好的粘结作用，使两者结合力更好，提高复合型导电剂在聚酯面漆体系中的分散性，从而提高面漆的抗静电效果。选用聚酯树脂对表面吸附有导电钛白粉的石墨烯或石墨烯复合物进行处理时，得到的复合型导电剂与聚酯树脂的结合性更好，提高了复合型导电剂在面漆中的均匀性，提高了面漆的抗静电性。

优选的，所述复合型导电剂的制备方法为：将质量比为(1-3)：2的石墨烯或石墨烯复合物与导电钛白粉混合，形成表面吸附有导电钛白粉的石墨烯石墨烯复合物粉体；将质量比为2：(1-5)的将所述表面吸附有导电钛白粉的石墨烯或石墨烯复合物的粉体与溶剂和有机粘结剂混合均匀即可。

通过采用上述技术方案，制备方法简单，成本低，制备出的复合型导电剂具有导电性好和寿命长的优点。

优选的，所述溶剂包括以下重量份的原料：N-甲基吡咯烷酮0.5-1.5份、二价酸酯DBE4-6份、醚醇酯4-6份、美孚芳烃溶剂油4-6份和异丁醇1.5-2.5份。

通过采用上述技术方案，N-甲基吡咯烷酮为优良级溶剂，是选择性强和稳定性好的极性溶剂，具有毒性低、沸点高、溶解力强、不易燃、可生物降解、可回收利用，使用安全的优点。

二价酸酯DBE是一种低毒、低味，能生物降解的环保性高沸点溶剂。二价酸酯DBE与树脂溶解性极好，具有良好的流平行，可以提高面漆的光泽度，增加面漆平坦性、密度性，减少针孔、桔皮、清扫白雾等缺点，可以促进面漆的柔韧性和附着力，对颜料填料的润湿性特别好；具有高沸点，馏程长，可以调节溶剂的挥发速率，使用简单，价格实惠。

醚醇酯是一种多官能团的中、高沸点含氧溶剂，其分子中既含有醚键，又含有酯键和烷基，同一分子中的极性部分和非极性部分既相互制约排斥，又各自起到其固有的作用。它对聚酯树脂具有高溶解力，对其他溶剂的高比例混溶性以及挥发速率较慢等优点，可使面漆在大多数溶剂挥发后，仍保持良好的流动性，可提高面漆在基材上的均匀性、光泽度和附着力。

美孚芳烃溶剂油具有适宜的馏程和挥发性，溶解力强，气味较低等特点，在成膜的后阶段发挥较高溶解力，使面漆平整而少桔皮。

异丁醇作为溶剂使用是，可增加面漆的光泽和流动性，防止其褪色；腐蚀性小，亲水性弱，挥发性低，可降低面漆的黏度，提高刷流量，并阻碍石油残余物在基材表面的生成。

综上所述，通过采用以上各种溶剂，各溶剂之间进行有效互补，提高面漆的综合性能。

优选的，所述助剂包括以下重量份的原料：防沉剂0.1-0.4份、对甲苯磺酸盐催化剂0.5-0.7份、硬化剂2-3份、丙烯酸流平剂1-1.5份、消光粉1-3份、丙烯酸消泡剂0.2-0.4份、PTFE蜡1-3份、紫外线吸收剂0.5-1份、抗金属划痕助剂1.5-2.5份和丙烯酸分散剂0.5-1份。

通过采用上述技术方案，添加防沉剂在面漆体系中可构成弱交联的三维网状节后，赋予面漆良好的触变性，在高速剪切速率的作用下外力大于该触变值的屈服值，弱交联结构作用被破坏，降低面漆黏度，流动性提高使面漆易于施工；在撤去剪切力后，又恢复弱交联作用，黏度以适当的滞后性回升，使面漆具有良好的流平性和抗流挂性，最终面漆将恢复到原来的触变状态，防止已分散颜填料颗粒的沉降凝结。可以防止水分的流失、防止油漆脱落，提高面漆黏度，可提高面漆的涂膜性能。

对甲苯磺酸盐催化剂加快了面漆体系中的成膜固化反应，不会引起氧化或结炭等副反应，所以得到的产物纯度高。

硬化剂可以促进聚酯树脂与三聚氰胺甲醛树脂发生反应，促使面漆成膜，如果硬化剂加少了面漆的硬度不够，导致面漆很难干或者一直不干，如果硬化剂加多了，那么面漆会干得太快，容易有褶皱和气泡。

丙烯酸流平剂会积聚在面漆表面形成一层新的树脂膜层，使面漆的表面张力趋于平衡，但不会降低表面张力，不影响面漆的流动。丙烯酸流平剂的相容性太好，溶在面漆中，不会在面漆表面形成性的界面，提供不了流平作用；相容性太差，不可能均匀的分布在面漆表面，会相互聚集在一起，容易产生缩孔状的缺陷，会使面漆光泽下降，造成雾影等不良的副作用。只有理想的受控相容性，才会在面漆表面形成性的界面层，起到流平的作用。

当面漆的溶剂挥发，其表面会收缩，消光粉的颗粒会在面漆的表面形成一层肉眼不易察觉的凹凸面，将照射下来的光线散射开来，面漆的光泽度会逐渐降低，不再“耀眼夺目”，使得内饰墙和家具木器光线柔和。

丙烯酸消泡剂可以消除面漆在烘干过程中产生的细微泡沫，避免因面漆成膜太快而导致气泡长久存留在面漆内，提高面漆的喷涂效果。

PTFE蜡提高面漆的脱模性能，抗表面摩伤性，润滑性，耐化学腐蚀性、耐候性和防水性；也可改善面漆的表面结构，提高光泽度，起到良好手感和抗划伤等作用。

紫外线吸收剂是一种光稳定剂，能吸收荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。紫外线吸收剂具有热稳定好，即使在加工中也不会因热而变化，热挥发性小；化学稳定性好，不与制品中材料组分发生不利反应；混溶性好，可均匀地分散在面漆中，不喷霜，不渗出；具有无色、无毒、无臭、廉价、易得的优点。

抗金属划痕助剂可提高面漆的表面硬度，耐划伤性，改进面漆的流平效果，增加光滑的手感；明显改善施工的质量，清除来自内外的灰尘，具有良好的相容性。

丙烯酸分散剂分散性好，通用性强，分散效率高，用量少，性价比高，可降低研磨时的粘度，可增进透明度、遮盖力、展色性和光泽，改善面漆体系的流动性。

综上所述，采用上述各助剂发挥不同功效，提高面漆的综合性能。

优选的，所述颜填料为钛白粉或氧化铁色粉。

通过采用上述技术方案，颜填料可以使面漆呈现不同的颜色，赋予涂膜以遮盖力；同时对面漆的流变性、保护性能、耐候性、耐化学品性、耐热性、涂膜的机械性能均有一定的提升作用。

钛白粉白度好，研磨润湿性好，耐候性好，化学稳定性好，粒度小，遮盖力和消色力高，不透明度和光泽度好。

氧化铁色粉能够耐得住强烈的目光暴晒，不受大气影响，也难以被污浊气体(如硫化氢)腐蚀，耐碱性好，防锈性好，防腐蚀性佳，具有装饰和标识作用，遮盖力和着色力强。

第二方面，本申请提供一种抗静电聚酯面漆的制备方法，采用如下的技术方案：

一种抗静电聚酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

除颜填料和复合型导电剂外，取相应重量份的其他原料进行混合并研磨至细度小于10μm得到混合料；

将相应重量份的颜填料均匀分散于所述混合料中，再加入复合型导电剂混合均匀即可。

通过上述技术方案，本发明提出的抗静电聚酯面漆制备方法简单，工艺合理，可适用工业化生产；同时制备出的抗静电聚酯面漆具有优异的抗静电性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请通过采用聚酯树脂与三聚氰胺甲醛树脂交联得到网状结构涂层，同时复合型导电剂采用表面吸附有导电钛白粉的石墨烯或石墨烯复合物与有机粘结剂形成的混合物，提高了复合型导电剂在面漆体系中的分散性和抗静电性，使得面漆具有良好抗静电性；

2、本申请中有机粘结剂优选聚酯树脂，提高了复合型导电剂与聚酯树脂的结合性，同时也提高了石墨烯或石墨烯复合物与导电钛白粉的结合性，进而提高了面漆体系的混合的均匀性，提高了聚酯面漆的抗静电性能；

3、本申请中石墨烯复合物为石墨烯与碳纳米管或导电炭黑的复合物，由于碳纳米管或导电炭黑与石墨烯的结构或成分接近，故得到的石墨烯复合物结合效果好，提高了石墨烯复合物的导电性。

具体实施方式

以下结合制备例和实施例对本申请作进一步详细说明。

制备例

制备例1

本制备例公开了一种复合型导电剂的制备方法，包括以下步骤：

S10，将1g石墨烯与2g导电钛白粉在乙醇中产生1h，混合均匀后烘干得到表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体；其中石墨烯的平均粒径≤20μm，厚度为1-30层，电导率不低于10

S20,将2g上述表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体与1g液态聚酯树脂和10ml无水乙醇通过真空搅拌3h至浆料均匀，通过研磨5h，得到复合性导电剂，液态聚酯树脂购自江苏润丰合成科技有限公司。

制备例2

本制备例公开了一种复合型导电剂的制备方法，包括以下步骤：

S10，将2g石墨烯与2g导电钛白粉在乙醇中产生1h，混合均匀后烘干得到表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体；

S20,将2g上述表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体与3g液态聚酯树脂和10ml无水乙醇通过真空搅拌3h至浆料均匀，通过研磨5h，得到复合性导电剂。

制备例3

本制备例公开了一种复合型导电剂的制备方法，包括以下步骤：

S10，将3g石墨烯与2g导电钛白粉在乙醇中产生1h，混合均匀后烘干得到表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体；

S20,将2g上述表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体与5g液态聚酯树脂和10ml无水乙醇通过真空搅拌3h至浆料均匀，通过研磨5h，得到复合性导电剂。

制备例4

本制备例公开了一种复合型导电剂的制备方法，包括以下步骤：

S10，将1g十八胺与0.5L无水乙醇混合，在80℃，500rpm/min的条件下搅拌30min，加入9g石墨烯与1g碳纳米管，2000rpm/min搅拌反应1h,温度80℃，搅拌完成后，洗涤、过滤、干燥，得到石墨烯复合物；十八胺，CAS号：124-30-1，在其他实施例中，十八胺也可以替换为十二烷基苯磺酸钠或油酸；碳纳米管,CAS号：308068-56-6；

S20，将2g上述石墨烯复合物与2g导电钛白粉在乙醇中产生1h，混合均匀后烘干得到表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体；

S30，将2g上述表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体与3g液态聚酯树脂和10g无水乙醇通过真空搅拌3h至浆料均匀，通过研磨5h，得到复合性导电剂。

制备例5

本制备例公开了一种复合型导电剂的制备方法，包括以下步骤：

S10，将4g十八胺与1L无水乙醇混合，在80℃，500rpm/min的条件下搅拌30min，加入10g石墨烯、5g碳纳米管和5g导电炭黑，2000rpm/min搅拌反应1h,温度80℃，搅拌完成后，洗涤、过滤、干燥，得到石墨烯复合物；导电炭黑，型号为：VULCAN XC-72，CAS号：1333-86-4；

S20，将2g上述石墨烯复合物与2g导电钛白粉在乙醇中产生1h，混合均匀后烘干得到表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体；

S30，将2g上述表面吸附有导电钛白粉的石墨烯粉体与3g液态聚酯树脂和10g无水乙醇通过真空搅拌3h至浆料均匀，通过研磨5h，得到复合性导电剂。

实施例

实施例1-13

如表1所示，实施例1-13的主要区别在于抗静电聚酯面漆的原料配比不同。

以下以实施例1为例进行说明。本申请实施例公开了一种抗静电聚酯面漆，以聚酯树脂41Kg、三聚氰胺甲醛树脂5Kg、复合型导电剂8Kg、溶剂14Kg(N-甲基吡咯烷酮0.5Kg、二价酸酯DBE 4Kg、醚醇酯PMA 4Kg、美孚芳烃溶剂油S100 4Kg和异丁醇IBA 1.5Kg)、钛白粉20Kg、助剂8.3Kg(防沉剂0.1Kg、对甲苯磺酸盐催化剂0.5Kg、硬化剂2Kg、丙烯酸流平剂1Kg、消光粉1Kg、丙烯酸消泡剂0.2Kg、PTFE蜡1Kg、紫外线吸收剂0.5Kg、抗金属划痕助剂1.5Kg和丙烯酸分散剂0.5Kg)制备而成。其中，复合型导电剂采用制备例1所得，聚酯树脂的固含量为55±2％，黏度为R-V，酸度≥8，OH值为40-85％，购自江阴市利仁化工有限公司；三聚氰胺甲醛树脂型号：MR603LF；N-甲基吡咯烷酮，CAS号：872-50-4；二价酸酯DBE购自济南创通化学有限公司；醚醇酯PMA，CAS号：108-65-6；美孚芳烃溶剂油S100，品牌：埃克森美孚；异丁醇IBA，CAS号：78-83-1；钛白粉购自河北蓝沁新材料科技有限公司；防沉剂选用膨润土，表观粘度为65(mPa.s)，购自灵寿县兴书矿产品加工厂；对甲苯磺酸盐催化剂CAS：12068-03-0；硬化剂购自沧州锢邦化工有限公司；丙烯酸流平剂，型号：ECO-3378，购自东莞市万颖新材料有限公司；消光粉，目数为2500目，购自石家庄竹中科技有限公司；丙烯酸消泡剂购自东莞市德丰消泡剂有限公司；PTFE蜡购自沈阳无量科技有限公司；紫外线吸收剂，CAS号：3864-99-1；抗金属划痕助剂，型号：YF-026，购自广东永丰化工有限公司；丙烯酸分散剂，CAS号：7446-81-3，购自南通润丰石油化工有限公司。

本申请实施例还公开了一种抗静电聚酯面漆的制备方法：包括以下步骤：

S1，取聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、溶剂和助剂放入搅拌机中搅拌均匀后移至研磨机中，研磨温度为45℃，研磨至平均粒径为5μm得到混合料；

S2，将混合料移至分散机中，加入钛白粉，在2500rpm的条件下高速分散10min后加入复合型导电剂混合均匀后得到抗菌耐候聚酯面漆。

表1实施例1-11中抗静电聚酯面漆各原料配比

实施例12-15

本实施例与实施例1不同的是，复合型导电剂采用的是制备例2-5所得，具体如表2所示。

表2实施例12-15中复合型导电剂所采用的制备例

实施例16

本实施例与实施例8不同的是，将钛白粉替换为氧化铁色粉，氧化铁色粉选自氧化铁绿5605，购自新乡市汇祥颜料有限公司，在其他实施例中也可以根据需要选择其他颜色的氧化铁色粉。

对比例

对比例1

本对比例与实施例5不同之处在于，复合型导电剂添加量为0Kg。

对比例2

本对比例与实施例5不同之处在于，复合型导电剂添加量为15Kg。

对比例3

本对比例与实施例5不同之处在于，将复合型导电剂替换为导电钛白粉。

对比例4

本对比例与实施例5不同之处在于，将复合性导电剂替换为4.5Kg导电钛白粉和4.5Kg的石墨烯。

性能检测试验

采用5×5×2cm规格大小的钢板，在其表面先涂覆聚氨酯底漆(济宁卫士宝化工科技有限公司)后，经高温烘烤，PMT板温达到224℃，炉制时间45S；风冷后水冷，风干出去水分，再将面漆涂覆在已涂覆底漆的钢板上，经高温烘烤，PMT板温度达到232℃，炉制时间45S，风冷后水冷，风干去除水分即可，形成测试板。

采用由实施例1-16获得的面漆形成的测试板作为试验样1-16，采用由对比例1-4获得的面漆形成的测试板作为对照样1-4。对试验样和对照样进行抗静电性能检测，具体测试方法参照GB/T31838.3-2019，分别测试试验样和对照样的表面电阻和表面电阻率，以此表征试验样和对照样的抗静电性能，结果如表3。

表3性能检测数据表

参照表3，结合实施例1-3，可以看出，在适当的范围内改变聚酯树脂的含量，得到的聚酯面漆均具有良好的抗静电性。由于聚酯树脂本身对其他各组分具有很好的相容性，具有良好的耐候性和抗老化性，低成本，固化收缩率较低，同时本申请通过在面漆中添加复合型导电剂后，使得面漆具有良好的抗老化性和抗静电性。

参照表3，结合实施例2、4和5，可以看出，在适当的范围内改变三聚氰胺甲醛树脂的含量，得到的试样均具有良好抗静电性；同时三聚氰胺甲醛树脂作为氨基树脂固化剂添加在面漆中，可以加快其与聚酯树脂进行交联反应，得到的面漆具有坚固耐用的特点。

参照表3，结合实施例4、6、7和对比例1和2，可以看出，随着面漆中复合型导电剂含量的不断增加，试样的抗静电效果越来越好；但添加量较多时(对比例2)，试验的抗静电性趋于稳定。复合型导电剂由于采用石墨烯表面吸附导电钛白粉形成粉体后又与聚酯树脂混合，聚酯树脂不仅对石墨烯与导电钛白粉的结合性进一步提高，而且提高了粉体与面漆中聚酯树脂的相容性，因为使得面漆的抗静电效果得以提高。

参照表3，结合实施例6、8、9和16，可以看出，在适当的范围内改变面漆中钛白粉含量或将其等效替换为氧化铁色粉，制备出的高耐候聚酯面漆均具有良好抗静电性。

参照表3，结合实施例8和10，可以看出，在适当范围内改变溶剂中各组分的含量，制备出试样的抗静电性均较好。

参照表3，结合实施例8和11，可以看出，在适当的范围内改变助剂中各组分的含量，试样均具有良好的抗静电性。

参照表3，结合实施例1、12-15，可以看出，在适当的范围内改变制备复合型导电剂时的石墨烯与导电钛白粉的质量比，改性剂、石墨烯和其他碳材料的质量比，制备出的复合型导电剂均具有良好导电性；同时当石墨烯与导电钛白粉的质量比为1:1，改性剂、石墨烯和其他碳材料的质量比为1:10:10时，所制备出的复合型导电剂的抗静电性最佳，从而使得得到的聚酯面漆的抗静电性最好。

参照表3，结合实施例5和对比例3和4，可以看出，将复合型导电剂替换为等量的导电钛白粉或导电钛白粉与石墨烯的混合物(对比例4)时，其形成的面漆的抗静电性均不如本申请复合型导电剂形成的面漆的抗静电性。原因在于，本申请通过将石墨烯对导电钛白粉进行吸附，并通过聚酯树脂对石墨烯和导电钛白粉进行有效连接，使得两者的结合性更好，提高了两者的复配效果；故实施例5的数据优于对比例4的数据；同时单独使用导电钛白粉作为抗静电剂时(对比例3)，效果单一，与面漆中其他组分的结合性较差，故而面漆的抗静电性下降。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。