利用类乳液技术制备有机-无机高分子复合导电涂料

彭德厚，贺恒珍，刘 晔

1.徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140

2.徐州华日化工有限公司，江苏徐州 221140

利用类乳液技术制备有机-无机高分子复合导电涂料

彭德厚1，贺恒珍1，刘 晔2

1.徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140

2.徐州华日化工有限公司，江苏徐州 221140

本文论述了利用类乳液技术制备有机—无机高分子复合导电涂料乳胶的制备方法与过程。它包括类乳液的制备，有机单体的选择，有机—无机高分子复合导电涂料的乳胶制备等，并对制备过程的因素进行了探讨。相对于传统的掺和方法制备的乳胶，该法避免了导电粒子的抽出与迁移现象的发生，当此种乳胶作为导电涂料的成膜物质时能充分发挥导电涂料功能与作用，延长了导电涂料的使用寿命。

类乳液；导电涂料；抽出；迁移

本文阐述的是用类乳液作为聚合介质，无机物复合导电粒子作为一个聚合节点，将原有导电涂料的成膜物质—有机物树脂改用有机物单体，有机物单体与无机复合导电粒子发生共聚，则复合导电粒子成为聚合物的一个个有效的聚合点，其结果无机物导电粒子与其有机物成膜物质形成一个有机的整体，无论该种涂料在贮存或使用过程中都不会发生迁移或抽出的现象，都不会因此不正常现象的发生而降低导电涂料的导电性能。

1 实验仪器与药品

1.1 实验仪器

水浴锅1台，250mL四口烧瓶1只，球形冷凝器1支，0℃～100℃温度计1根，10mL，100mL量桶各1只，电子称1台，电动搅拌器1套。

1.2 实验药品

甲基丙烯酸甲酯25g，甲基丙烯酸丁酯60g，丙烯酸丁酯6g，甲基丙烯酸3g，复合导电填料20g，偶联剂10g，引发剂0.9g，乳化剂1g，偶联剂稀释剂10g，水100g。

2 实验过程

2.1 复合导电填料的制备

复合导电填料按专利技术，选用超细云母粉或石英粉作为芯核物质，以氯化锡或氯化亚锡为包覆物，以氯化锑为掺杂物，利用微乳液技术制备复合导电填料。经过滤、干燥、煅烧即得成品，备用。

2.2 复合导电填料的预处理

处理的方法可以采用干法和湿法。干法是采用滚筒喷涂法，偶联剂选用硅氧烷类的有机硅油，其用量应根据复合导电粒子的量确定，约为复合导电粒子质量的1%～1.3%，并用偶联剂相同体积的200#溶剂油或异丙醇进行稀释后作为喷涂剂进行喷涂，喷涂时间大约为15min～20min；湿法是采用浸渍法，偶联剂的选用同干法，经稀释的偶联剂的最低用量应至少浸没复合导电粒子，大约浸泡15min～20min，同时在浸泡过程中不定时的搅拌，浸泡完成后经倾滤、淋干，或经真空干燥后待用。

2.3 类乳液的制备

将所选用的表面活性剂取1g加入100g去离子水中，略微搅拌，即得类乳液。

2.4 有机-无机高分子复合导电涂料的制备

实验条件：反应时间：＞5h，反应温度：821℃，常压。将配方中的90%去离子水先加入到带有搅拌、回流装置的四口烧瓶中，开始搅拌，并同时加0.9g的OP-10非离子表面活性剂，然后加入处理过待用的20g复合导电填料，缓慢加热升温接近80℃，停止加热。再将0.8g引发剂Ⅰ加入类乳液中，待其溶解后先缓慢滴加5%～10%混合单体，待反应温度稳定后，再滴加剩余的单体，单体的滴加速度以控制反应温度稳定为原则，大约滴加2.5～6小时。滴加完毕后，将0.3g引发剂Ⅱ溶于10g的去离子水中制成引发剂Ⅱ水溶液，滴加到反应体系中，在反应温度下保温2小时，即得含有机—无机高分子复合导电填料的乳液，视乳液的粘度可以冷却出料。

3 分析与讨论

3.1 复合导电粒子的预处理

利用微乳液技术制备的复合导电粒子是以云母粉为芯核物质，以氯化亚锡为包覆物，以氯化锑为掺杂物，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而成，其表面具有亲水性的基团，如果不用偶联剂进行预处理的话，其很难与有机单体在类乳液中发生聚合反应，所以必须用偶联剂进行预处理。

偶联剂的选用：本实验仍选用有机硅油（如二甲基硅氧烷）作为偶联剂。经预处理过的复合导电粒子其表面的亲水基团被偶联剂封闭形成向外的疏水基团，这样的疏水基团在乳液中被乳化剂的效束团团的包围形成一个个小微形的反应器，这样导电粒子与有机单体在类乳液中发生有效的聚合，经聚合构成高聚物的一个有效节点，无论是制备、贮存和使用过程中都不会出现迁移和抽出的现象。稀释剂目前主要采用200#溶剂油，当然有的也采用异丙醇。

3.2 类乳液的制备

导电涂料所用的类乳液是O/W型类乳液，所以乳化剂应该选用HLB值在10～15之间的阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂或两种不同的表面活剂按一定比例混合使用。使用阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂比单独使某一种表面活剂可以更有效地调节HLB值，使其与乳液所需要的HLB相匹配，乳化效果更好。综合考虑，本实验选用十二烷基硫酸钠（K12）阴离子表面活性剂或OP-10等非离子表面活性剂或两者质量比按1：1比例混合使用。

3.3 种子制备

先将5%～10%的混合单体加入类乳液中，升温聚合，以保证初级颗粒的同步形成。当有机单体扩散到颗粒的表面或深入到胶束内部不远处即发生聚合反应，使最终得到的乳液中的颗粒数即是制种初期的颗粒数，以保证乳液的聚合质量。

3.4 聚合反应温度的控制

聚合反应虽然是放热反应，但是在反应开始时需要预热升温。预热前先将引发剂（催化剂）总量的90%加入类乳液中，让其溶解均匀。当预热温度接近80℃时，停止预热，开始缓慢滴加有机单体总量的5%～10%，让其体系缓慢升温，温度上升说明聚合反应已经开始，待温度稳定后，说明先加入的有机单体的聚合过程基本结束，颗粒的数目基本确定。此时再缓慢滴加其余的有机单体，要求滴加速度略小于反应速度所需要的滴加量，其控制指标就是反应温度。

3.5 引发剂的补加

在有机单体滴加完成后体系为乳液聚合体系，补加的引发剂的目的是为了进一步降低残留的有机单体，此时补加的引发剂既可以是有机引发剂，如偶氮二异丁腈，有利于溶解，也可以是与初始引发剂相同的无机引发剂或者是氧化还原性引发剂。应先用去离子水或类乳液溶解引发剂，然后再补加至体系中，这样才能保证引发剂充分发挥催化效果。

最后补加的引发剂如若是氧化还原引发剂，可以在低温下引发聚合，与单独的无机引发剂相比一方面可以缩短最后的保温时间，提高生产效率，另一方面可以更好地消除残留单体。

[1]彭德厚，等.利用微乳液技术制备浅色复合导电涂料[J].化学工程师，2006，7.

[2]彭德厚，等.复合导电粒子干燥过程中结块问题的探讨[J].化学工程师，2009，1.

[3]刘国杰.现代涂料工艺新技术[M].中国轻工业出版社.

TU5

A

1674-6708（2011）50-0131-02

本文课题是2010年江苏省高新技术产业推广项目，并申请国家发明专利