专利名称：一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料及其制备方法。
背景技术：
在科学技术不断提高、社会不断发展的今天，特别是随着数字化机器及大规模集成电路技术的迅猛发展，静电已给人们的生产生活造成巨大损失。近期美国公布了涉及10 多个行业的因静电造成的损失调查结果，平均每年的直接经济损失高达200多亿美元，仅 电子工业部门每年因静电危害损坏电子元件的损失就高达100多亿美元。而使用抗静电涂 料是消除静电危害的最简洁、最有效的方法。目前的抗静电涂料主要是在涂料中弓丨入抗静电添加剂。现有的抗静电添加剂主要 有以下几种一、碳系(炭黑、石墨等)；二、金属粉或丝；三、复合系(镀金属玻璃丝、云母 等)。第一类虽然价格比较便宜，但存在颜色深、色彩单调、不易分散、电性能不稳定等缺陷； 第二类普通金属粉或丝在树脂加工过程中易被氧化，性能好的贵金属如金、银等又因为价 格高昂难以大规模应用；第三类加工时存在变质问题。而且上述材料与有机树脂之间的亲 和性都有限，对涂料的最后成膜的性能造成不利影响。导电聚苯胺是一种合成方便、原料价格低、无毒环保、抗氧化性能好、电导率较高 且可调的高分子材料，是一类具有塑料的密度、金属的导电性，又具备金属和塑料所欠缺的 化学和电化学性能的特种功能材料，是非常理想的抗静电涂料添加剂。目前聚苯胺抗静电 涂料主要是溶剂型的，涂料中含有大量的有机溶剂，这些溶剂的使用不仅增加了成本，而且 溶剂在施工过程中挥发到大气中污染环境、损害施工人员的身体健康。环保型的水性聚苯 胺抗静电涂料则会避免以上溶剂型产品的缺陷。水性聚苯胺抗静电涂料在电子通讯工业、 国防安全、原材料(如煤碳、石油)及易燃易爆危险品的运输储存等领域有广泛的应用前 景。目前，现有技术中并没有关于环保型的同时添加微米级核壳导电聚苯胺和纳米级核壳 导电聚苯胺的水性抗静电涂料的报道。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种有优良导电性能、并同时兼有绿色环保的 核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料，并提供了其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的—种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料，是由以下重量份的组分组成的微米级导 电聚合物核壳复合粒子，纳米级导电聚合物核壳复合粒子，水性涂料树脂乳液，其中，微米 级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂乳液质量的0. 5 20%，纳米级导电聚 合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂乳液质量的0. 125 5%。所述微米级导电聚合物核壳复合粒子的内核是(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)共聚 物；纳米级导电聚合物核壳复合粒子的内核是(甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸) 三元共聚树脂；导电聚合物壳层是导电聚苯胺。
所述水性涂料树脂乳液是固含量为30 80%的水性环氧树脂乳液或固含量为 30 80%的水性丙烯酸树脂乳液或固含量为30 80%的水性聚氨酯树脂乳液。所述核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料的制备方法，包括以下步骤(以下所述份数 均为重量份)(1)制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将1. 5 3份聚乙烯吡咯烷酮、5 20 份蒸馏水、8 15份苯乙烯、80 150份乙醇和0. 1 0. 15份偶氮二异丁腈加入到三口烧 瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反应4 8小时；再加入0. 5 2. 5份苯乙烯磺酸钠、1. 5 4份水、0. 001份过硫酸钾和20 30份乙醇组成的溶液(控制在10 30min加完)，继续 反应3 5小时，得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球；然后取1份净化干燥的聚(苯乙 烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25份盐酸(wt = 36% )、0. 3 1份苯胺单体加入到50 100 份水中，充分分散后，加入到50份溶有0. 3 2份过硫酸铵的水溶液中，反应18 24h，离心 沉淀，干燥后得到聚(苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI) 复合粒子；(2)制备纳米级导电聚合物核壳复合粒子先将0. 3 0. 5份十二烷基硫酸钠溶 解在86份蒸馏水中得到水溶液；再将8 12份甲基丙烯酸甲酯、4 2份丙烯酸丁酯、 0. 5 1份丙烯酸和0. 3 0. 6份正十六烷混合而得的油溶液加到水溶液中搅拌均勻，放进 盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟；然后升温到70°C，加入过硫酸钾0. 2 0. 4份， 反应4 6小时得到三元共聚树脂细乳液；将2份该三元共聚树脂细乳液、0. 1 0. 5份苯 胺和0. 1 0. 5份盐酸(wt = 36% )加入到100 150份水中搅拌均勻，再加入到30份溶 有0. 1 1份过硫酸铵的水溶液中(控制在15 45min滴加完)，在冰浴、氮气保护下反应 18 24小时，将得到的产物净化，得到聚(甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸)/聚苯 胺核壳纳米粒子，即P(MMA-BA-AA)/PANI复合粒子；(3)复配将微米级导电聚合物核壳复合粒子和纳米级导电聚合物核壳复合粒子 同时加入到水性涂料树脂乳液中，搅拌分散均勻，既得核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料；其 中，微米级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂乳液质量的0. 5 20%，纳米 级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂乳液质量的0. 125 5%。本发明得到的微米级和纳米级核壳导电聚苯胺复合粒子的透射电镜图如图4所示 。本发明的涂料，添加了核壳导电聚苯胺作为导电添加剂，具有比重轻、成本低、导 电率可调、与成膜树脂的结合力好等的优点。发明人根据“粒子设计”的概念，通过巧妙地构 思、精细的设计，有目的地制备具有核壳结构的导电聚苯胺复合粒子来对聚苯胺进行改性， 核壳结构可赋予复合粒子以优异的综合性能。本发明制备了导电聚苯胺为壳、力学性能好 的塑性绝缘聚合物为核的核壳结构复合粒子，该复合粒子既具有导电聚合物的导电性、抗 静电性，又具有高聚物的热塑性、柔韧性，将其添加到树脂乳液中，得到的抗静电涂料综合 性能优于一般产品。需要强调的是本发明同时添加了微米级核壳导电聚苯胺和纳米级核壳导电聚苯 胺，在涂料成膜后两种不同尺寸的粒子可以实现有序的排列，形成完整的导电网络有利于 实现高的导电率。如图1所示图1是本发明涂料所成漆膜中导电聚苯胺核壳复合粒子的 排列示意图，在微米级导电聚苯胺核壳复合粒子紧密堆积后，纳米级导电聚苯胺核壳复合粒子在其“空当”中又形成有序排列，这样就可以比添加单一微米级核壳导电聚苯胺的涂料漆膜(如图2所示)有更完善的导电网络，从而获得更高的导电率。同时本发明涂料由于 两种不同尺寸核壳导电聚苯胺粒子之间的相互挤压效应，比添加单一纳米级核壳导电聚苯 胺(如图3所示)更容易实现有序排列。又考虑到微米级核壳导电聚苯胺的制备比纳米级 核壳导电聚苯胺的制备工艺简单，同时添加两种不同尺寸的核壳复合粒子比添加单一纳米 级核壳复合粒子可以更有效地控制成本。本发明使用的成膜基质是水性树脂，不含或仅含少量有机溶剂，与溶剂型产品相 比具有绿色环保的优势，同时用水替代有机溶剂可以降低生产成本。综上，本发明的抗静电涂料具有目前常规抗静电涂料所无法比拟的优势，是一种 真正绿色环保的高性价比的产品，与现有技术相比，具备突出的实质性特点和显著的进步。
图1为本发明的涂料所成漆膜中导电聚苯胺核壳复合粒子的排列示意图；图2为添加单一微米级核壳导电聚苯胺的涂料所成漆膜中导电聚苯胺核壳复合 粒子的排列示意图；图3为添加单一纳米级核壳导电聚苯胺的涂料所成漆膜中导电聚苯胺核壳复合 粒子的排列示意图；图4是核壳聚苯胺粒子的透射电镜(TEM)图，其中，㈧为微米级核壳聚苯胺，(B) 为纳米级核壳聚苯胺。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明实施例1 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将1. 5g聚乙烯吡咯烷酮、5g蒸馏水、 Sg苯乙烯、80g乙醇、0. Ig偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反应4 小时；再加入0. 5g苯乙烯磺酸钠、1. 5g水、0. OOlg过硫酸钾和20g乙醇组成的溶液(控制 在IOmin加完)，反应继续3小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的聚 (苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36%),0. 3g苯胺单体加入到50g水中， 充分分散后加入50g溶有0. 3g过硫酸铵的水溶液，反应18h，离心沉淀，干燥后得到聚(苯 乙烯-苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳复合粒子先将0. 3g十二烷基硫酸钠溶解在86g 蒸馏水得到水溶液；再将8g甲基丙烯酸甲酯、4g丙烯酸丁酯、0. 5g丙烯酸、0. 3g正十六烷 混合的油溶液加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升 温到70°C，加入过硫酸钾0. 2g，反应4小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树 脂细乳液、0. Ig苯胺和0. Ig盐酸(wt = 36% )加入到IOOg水中搅拌均勻，加入溶有0. Ig 过硫酸铵的水溶液(30g)(控制在15min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行18h。将 产物净化得到聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即 P (MMA-BA-AA) /PANI 复合粒子。
③复配将水性环氧树脂乳液质量0. 5%的微米PS-PSS/PANI粒子和水性环氧树脂乳液质量0. 125%的纳米P(MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为30%水性环氧树 脂乳液中搅拌分散均勻即可。实施例2 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将3g聚乙烯吡咯烷酮、20g蒸馏水、 15g苯乙烯、150g乙醇、0. 15g偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反 应8小时；再加入2. 5g苯乙烯磺酸钠、4g水、0. OOlg过硫酸钾和30g乙醇组成的溶液(控 制在30min加完)，反应继续5小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的 聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、lg苯胺单体加入到IOOg水 中，充分分散后加入50g溶有2g过硫酸铵的水溶液，反应24h，离心沉淀，干燥后得到聚(苯 乙烯-苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 5g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸 馏水得到水溶液；再将12g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸丁酯、Ig丙烯酸、0. 6g正十六烷混合 的油溶液加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到 70°C，加入过硫酸钾0. 4g，反应6小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细 乳液、0. 5g苯胺和0. 5g盐酸(wt = 36%)加入到150g水中搅拌均勻，加入溶有Ig过硫酸铵 的水溶液(30g)(控制在45min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行24h。将产物净化得 到聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即=P(MMA-BA-AA)/ PANI复合粒子。③复配将水性涂料树脂乳液质量20 %的微米PS-PSS/PANI粒子和水性涂料树脂 乳液质量5 %的纳米P (MMA-BA-AA) /PANI粒子同时加入到固含量为40 %的水性丙烯酸树脂 乳液中搅拌混合分散均勻即可。实施例3 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将2g聚乙烯吡咯烷酮、15g蒸馏水、 12g苯乙烯、120g乙醇、0. 12g偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反 应6小时；再加入1. 5g苯乙烯磺酸钠、3g水、0. OOlg过硫酸钾和25g乙醇组成的溶液(控 制在20min加完)，反应继续4小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的 聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. 5g苯胺单体加入到80g水 中，充分分散后加入50g溶有0. Sg过硫酸铵的水溶液，反应22h，离心沉淀，干燥后得到聚 (苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 4g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸馏 水；再将IOg甲基丙烯酸甲酯、3g丙烯酸丁酯、0. 8g丙烯酸、0. 45g正十六烷混合的油溶液 加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C，加入 过硫酸钾0. 3g，反应5小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细乳液、0. 3g 苯胺和0. 2g盐酸(wt = 36% )加入到130g水中搅拌均勻，加入溶有0. 7g过硫酸铵的水 溶液(30g)(控制在25min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行19h。将产物净化得到聚 (甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即P(MMA-BA-AA)/PANI复合粒子。③复配将水性聚氨酯乳液质量2%的微米PS-PSS/PANI粒子和水性聚氨酯乳液质量0. 5%的纳米P (MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为50%的水性聚氨酯乳液中 搅拌分散均勻即可。实施例4 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将2. 8g聚乙烯吡咯烷酮、15g蒸馏水、 IOg苯乙烯、90g乙醇、0. 13g偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反应 4. 5小时；再加入1. 5g苯乙烯磺酸钠、3g水、0. OOlg过硫酸钾和25g乙醇组成的溶液(控 制在20min加完)，反应继续4小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的 聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. Sg苯胺单体加入到70g水 中，充分分散后加入50g溶有Ig过硫酸铵的水溶液，反应23h，离心沉淀，干燥后得到聚(苯 乙烯-苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 35g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸 馏水；再将9g甲基丙烯酸甲酯、4g丙烯酸丁酯、Ig丙烯酸、0. 6g正十六烷混合的油溶液加 到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C，加入过 硫酸钾0. 28g，反应4. 5小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细乳液、0. 2g 苯胺和0. 15g盐酸(wt = 36% )加入到IOOg水中搅拌均勻，加入溶有0. 2g过硫酸铵的水 溶液(30g)(控制在35min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行19小时。将产物净化得 到聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即=P(MMA-BA-AA)/ PANI复合粒子。③复配将水性环氧树脂乳液质量5 %的微米PS-PSS/PANI粒子和水性环氧树脂 乳液质量1. 25%的纳米P (MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为60%的水性环氧树 脂乳液中搅拌分散均勻即可。实施例5 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将2. 4g聚乙烯吡咯烷酮、9g蒸馏水、 14g苯乙烯、140g乙醇、0. 14g偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反 应6. 5小时；再加入0. 8g苯乙烯磺酸钠、2. 5g水、0. OOlg过硫酸钾和30g乙醇组成的溶液 (控制在30min加完)，反应继续5小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥 的聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. 6g苯胺单体加入到60g 水中，充分分散后加入50g溶有0. 6g过硫酸铵的水溶液，反应21h，离心沉淀，干燥后得到聚 (苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 3g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸 馏水；再将Ilg甲基丙烯酸甲酯、3. 5g丙烯酸丁酯、0. 55g丙烯酸、0. 38g正十六烷混合的油 溶液加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C， 加入过硫酸钾0. 3g，反应5小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细乳液、 0. 33g苯胺和0. Ig盐酸(wt = 36% )加入到115g水中搅拌均勻，加入溶有0.66g过硫 酸铵的水溶液(30g)(控制在45min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行20小时。将产物净化得到聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即P (MMA-BA-AA) /PANI 复合粒子。③复配将水性丙烯酸树脂乳液质量3. 5 %的微米PS-PSS/PANI粒子和水性丙烯 酸树脂乳液质量0. 875%的纳米P (MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为70%的水性 丙烯酸树脂乳液中搅拌分散均勻即可。实施例6 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将1. 8g聚乙烯吡咯烷酮、16g蒸馏水、 13g苯乙烯、IOOg乙醇、0. 12g偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反 应7小时；再加入1.8g苯乙烯磺酸钠、2. 5g水、0. OOlg过硫酸钾和20g乙醇组成的溶液(控 制在20min加完)，反应继续5小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的 聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. 9g苯胺单体加入到90g水 中，充分分散后加入50g溶有0. 9g过硫酸铵的水溶液，反应20h，离心沉淀，干燥后得到聚 (苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 43g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸 馏水；再将9. 5g甲基丙烯酸甲酯、4g丙烯酸丁酯、0. 7g丙烯酸、0. 36g正十六烷混合的油 溶液加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C， 加入过硫酸钾0. 3g，反应5. 5小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细乳 液、0. 22g苯胺和0. 17g盐酸(wt = 36% )加入到IlOg水中搅拌均勻，加入溶有0. 18g过 硫酸铵的水溶液(30g)(控制在45min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行23小时。将 产物净化得到聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即 P (MMA-BA-AA) /PANI 复合粒子。③复配将水性聚氨酯乳液质量15%的微米PS-PSS/PANI粒子和水性聚氨酯乳液 质量3. 75%的纳米P (MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为80%的水性聚氨酯乳液 中搅拌分散均勻即可。实施例7 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将1. 5g聚乙烯吡咯烷酮、5g蒸馏水、 15g苯乙烯、120g乙醇、0. Ig偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反应 8小时；再加入0. 5g苯乙烯磺酸钠、1. 5g水、0. OOlg过硫酸钾和20g乙醇组成的溶液(控 制在30min加完)，反应继续5小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的 聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. 6g苯胺单体加入到IOOg 水中，充分分散后加入50g溶有0. 6g过硫酸铵的水溶液，反应20h，离心沉淀，干燥后得到聚 (苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 5g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸馏 水；再将12g甲基丙烯酸甲酯、2g丙烯酸丁酯、0. 5g丙烯酸、0. 6g正十六烷混合的油溶液加 到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C，加入过 硫酸钾0. 4g，反应4小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细乳液、0. 2g苯 胺和0. Ig盐酸(wt = 36%)加入到150g水中搅拌均勻，加入溶有0. 2g过硫酸铵的水溶液(30g)(控制在45min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行18小时。将产物净化得到聚 (甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即P(MMA-BA-AA)/PANI 复合粒子。③复配将水性环氧树脂乳液质量10 %的微米PS-PSS/PANI粒子和水性环氧树脂 乳液质量2. 5%的纳米P (MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为45%的水性环氧树脂 乳液中搅拌分散均勻即可。实施例8 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将3g聚乙烯吡咯烷酮、20g蒸馏水、8g 苯乙烯、150g乙醇、0. 15g偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反应4 小时；再加入2. 5g苯乙烯磺酸钠、4g水、0. OOlg过硫酸钾和30g乙醇组成的溶液(控制在 IOmin加完)，反应继续3小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的聚(苯 乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. 3g苯胺单体加入到50g水中，充 分分散后加入50g溶有0. 3g过硫酸铵的水溶液，反应24h，离心沉淀，干燥后得到聚(苯乙 烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②再制备纳米级导电聚合物核壳粒子先将0. 3g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸馏 水；再将IOg甲基丙烯酸甲酯、4g丙烯酸丁酯、0. 9g丙烯酸、0. 3g正十六烷混合的油溶液加 到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C，加入过 硫酸钾0. 25g，反应6小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g该三元共聚树脂细乳液、0. 12g 苯胺和0. 12g盐酸(wt = 36% )加入到IOOg水中搅拌均勻，加入溶有0. 12g过硫酸铵的水 溶液(30g)(控制在35min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行22小时。将产物净化得 到聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即=P(MMA-BA-AA)/ PANI复合粒子。③复配将水性环氧树脂乳液质量3 %的微米PS-PSS/PANI粒子和水性环氧树脂 乳液质量的纳米P (MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为55%的水性环氧树脂乳 液中搅拌分散均勻即可。实施例9 制备一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料步骤如下①先制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将2. 8g聚乙烯吡咯烷酮、14g蒸馏水、 11.5g苯乙烯、95g乙醇、0. Ig偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中搅拌溶解，升温至70°C时反 应7小时；再加入1. 9g苯乙烯磺酸钠、4g水、0. OOlg过硫酸钾和28g乙醇组成的溶液(控 制在25min加完)，反应继续4小时得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球。将Ig干燥的 聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25g盐酸(wt = 36% )、0. 7g苯胺单体加入到80g水 中，充分分散后加入50g溶有0. 7g过硫酸铵的水溶液，反应21h，离心沉淀，干燥后得到聚 (苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子。②制备纳米级导电聚合物核壳粒子将0. 45g十二烷基硫酸钠溶解在86g蒸馏水； 再将11. 5g甲基丙烯酸甲酯、3. Sg丙烯酸丁酯、0. 75g丙烯酸、0. 39g正十六烷混合的油溶 液加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰水的超声波清洗器中超声30分钟。升温到70°C，力口 入过硫酸钾0. 2g，反应4小时得到三元共聚树脂细乳液；将2g三元共聚树脂细乳液、0. 3g苯胺和0. 27g盐酸(wt = 36% )加入到IOOg水中搅拌均勻，加入溶有0. 4g过硫酸铵的水溶液(30g)(控制在35min滴加完)，反应在冰浴、氮气保护下进行21h。将产物净化得到聚 (甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸)/聚苯胺核壳纳米粒子，即P (MMA-BA-AA) /PANI。
③复配将水性聚氨酯乳液质量1 %的微米PS-PSS/PANI粒子和水性聚氨酯乳液 质量0. 6%的纳米P(MMA-BA-AA)/PANI粒子同时加入到固含量为50%水性聚氨酯乳液中搅 拌分散均勻即可。
权利要求
一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料，其特征在于是由以下组成的微米级导电聚合物核壳复合粒子，纳米级导电聚合物核壳复合粒子，水性涂料树脂乳液，其中，微米级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂溶液质量的0.5～20％，纳米级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂溶液质量的0.125～5％。
2.根据权利要求1所述的一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料，其特征在于所述微 米级导电聚合物核壳复合粒子的内核是(苯乙烯-苯乙烯磺酸钠)共聚物；纳米级导电聚 合物核壳复合粒子的内核是(甲基丙烯酸甲酯_丙烯酸丁酯_丙烯酸)三元共聚树脂；导 电聚合物壳层是导电聚苯胺。
3.根据权利要求1所述的一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料，其特征在于所述水 性涂料树脂乳液为水性环氧树脂乳液或水性丙烯酸树脂乳液或水性聚氨酯树脂乳液。
4.权利要求1所述的一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤(1)制备微米级导电聚合物核壳复合粒子将1.5 3份聚乙烯吡咯烷酮、5 20份蒸 馏水、8 15份苯乙烯、80 150份乙醇和0. 1 0. 15份偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中 搅拌溶解，升温至70°C时反应4 8小时；再加入0. 5 2. 5份苯乙烯磺酸钠、1. 5 4份 水、0. 001份过硫酸钾和20 30份乙醇组成的溶液，继续反应3 5小时，得到聚(苯乙 烯_苯乙烯磺酸钠)微球；然后取1份净化干燥的聚(苯乙烯_苯乙烯磺酸钠)微球、0. 25 份盐酸、0. 3 1份苯胺单体加入到50 100份水中，充分分散后，加入到50份溶有0. 3 2份过硫酸铵的水溶液中，反应18 24h，离心沉淀，干燥后得到聚(苯乙烯-苯乙烯磺酸 钠)/聚苯胺核壳微米粒子，即(PS-PSS/PANI)复合粒子；(2)制备纳米级导电聚合物核壳复合粒子先将0.3 0. 5份十二烷基硫酸钠溶解在 86份蒸馏水中得到水溶液；再将8 12份甲基丙烯酸甲酯、4 2份丙烯酸丁酯、0. 5 1 份丙烯酸和0. 3 0. 6份正十六烷混合而得的油溶液加到水溶液中搅拌均勻，放进盛有冰 水的超声波清洗器中超声30分钟；然后升温到70°C，加入过硫酸钾0. 2 0. 4份，反应4 6小时得到三元共聚树脂细乳液；将2份该三元共聚树脂细乳液、0. 1 0. 5份苯胺和0. 1 0. 5份盐酸加入到100 150份水中搅拌均勻，再加入到30份溶有0. 1 1份过硫酸铵的 水溶液中，在冰浴、氮气保护下反应18 24小时，将得到的产物净化，得到聚(甲基丙烯酸 甲酯-丙烯酸丁酯_丙烯酸)/聚苯胺纳米核壳粒子，即P (MMA-BA-AA) /PANI复合粒子；(3)复配将微米级导电聚合物核壳复合粒子和纳米级导电聚合物核壳复合粒子同时 加入到水性涂料树脂乳液中，搅拌分散均勻，既得核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料；其中， 微米级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂溶液质量的0. 5 20%，纳米级导 电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂溶液质量的0. 125 5%。
全文摘要
本发明公开了一种核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料，是由以下重量份的组分组成的微米级导电聚合物核壳复合粒子，纳米级导电聚合物核壳复合粒子，水性涂料树脂乳液，其中，微米级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂乳液质量的0.5～20％，纳米级导电聚合物核壳复合粒子的质量占水性涂料树脂乳液质量的0.125～5％。制备时，将微米级导电聚合物核壳复合粒子和纳米级导电聚合物核壳复合粒子同时加入到水性涂料树脂乳液中，搅拌分散均匀，既得核壳导电聚苯胺水性抗静电涂料。本发明的涂料，添加了核壳导电聚苯胺作为导电添加剂，具有比重轻、成本低、导电率可调、与成膜树脂的结合力好等优点。
文档编号C09D133/00GK101824264SQ201010164030
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者徐晓脍, 石元昌 申请人:山东大学