本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電涂料及其制備方法，尤其涉及一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料及其制備方法，具體適用于在實(shí)現(xiàn)靜電噴涂的基礎(chǔ)上降低碳管含量，并提高顏料裝飾性能。

背景技術(shù)：
導(dǎo)電涂料是指涂覆在非導(dǎo)電基材上，使之具有傳導(dǎo)電流和排除靜電荷積累的一種功能涂料。根據(jù)導(dǎo)電性能的不同，導(dǎo)電涂料可分為：用作導(dǎo)電體使用的涂料，如冬季取暖和汽車玻璃防霜的加熱漆，船舶防污涂料；用作輻射屏蔽，如無(wú)線電波，電磁波屏蔽；用作抗靜電涂料，如化工場(chǎng)地面、油罐車內(nèi)壁等。導(dǎo)電涂料主要是由導(dǎo)電填料、樹(shù)脂、溶劑、稀釋劑和助劑組成。常用的導(dǎo)電添加劑有金屬類粉末、金屬氧化物、導(dǎo)電碳等，其中，常用的金屬粉末有銅、鎳、銀粉等，銀粉價(jià)格高，在電場(chǎng)下容易出現(xiàn)金屬粉遷移，鎳粉價(jià)格高，銅粉易被氧化、性能不穩(wěn)定；金屬氧化物類導(dǎo)電填料有二氧化鈦、納米氧化鋅等，氧化物添加量較大，易導(dǎo)致涂料價(jià)格高；導(dǎo)電碳有石墨、碳納米管、石墨烯等，碳系導(dǎo)電顏料添加量大，易導(dǎo)致顏料裝飾性能差。中國(guó)專利，公開(kāi)號(hào)為CN101165127A，公開(kāi)日為2008年4月23日的發(fā)明專利公開(kāi)了一種含碳納米管水性聚氨酯導(dǎo)電涂料及其制備方法，該發(fā)明將濃酸改性的多壁碳管、含量約2–10wt.％摻加到基礎(chǔ)涂料中，以制備導(dǎo)電涂料，其缺陷包括：首先，碳管的含量很高，會(huì)影響涂料的顏色，顏料的裝飾性能較差；其次，需要對(duì)碳管進(jìn)行濃酸改性，該濃酸處理易污染環(huán)境；再次，制備方法復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化代價(jià)高，生產(chǎn)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的碳管含量較高、顏料的裝飾性能較差、生產(chǎn)成本較高、制備方法復(fù)雜的缺陷與問(wèn)題，提供一種碳管含量較低、顏料的裝飾性能較強(qiáng)、生產(chǎn)成本較低、制備方法簡(jiǎn)單的超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料，包括基礎(chǔ)涂料及其內(nèi)摻雜的導(dǎo)電添加劑，所述導(dǎo)電添加劑為碳納米管；所述碳納米管的類型為碳納米管陣列，且碳納米管在基礎(chǔ)涂料中均勻分散；所述導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.1–0.5wt％，該導(dǎo)電涂料經(jīng)空氣噴涂后形成的漆膜的面電阻小于等于109Ω。所述基礎(chǔ)涂料為不導(dǎo)電性或弱導(dǎo)電性涂料。一種上述超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料的制備方法，所述制備方法依次包括以下步驟：一次分散：先將碳納米管陣列加入基礎(chǔ)涂料中，再用帶球磨介質(zhì)的一次高速分散設(shè)備進(jìn)行一次分散以得到一次分散體，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾掉一次分散體中的球磨介質(zhì)以得到中間混合涂料，該中間混合涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.5–1.5wt％；二次分散：先將上述中間混合涂料加入基礎(chǔ)涂料中，再用帶球磨介質(zhì)的二次高速分散設(shè)備進(jìn)行二次分散以得到二次分散體，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾掉二次分散體中的球磨介質(zhì)以得到所述導(dǎo)電涂料，該導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.1–0.5wt％，且該導(dǎo)電涂料經(jīng)空氣噴涂后形成的漆膜的面電阻小于等于109Ω。所述一次分散中，分散設(shè)備的轉(zhuǎn)速為2000rpm，分散時(shí)間為2h；所述二次分散中，分散設(shè)備的轉(zhuǎn)速為2000rpm，分散時(shí)間為30min。所述球磨介質(zhì)是鋯珠、玻璃珠、瑪瑙珠或氧化鋁珠。所述球磨介質(zhì)的直徑是1mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料及其制備方法中，在基礎(chǔ)涂料內(nèi)摻雜的是碳納米管陣列，該碳納米管陣列在基礎(chǔ)涂料中均勻分散，碳管陣列屬于粉末狀碳管，碳管陣列中的碳管都朝一個(gè)方向，能夠極大的提高基礎(chǔ)涂料的導(dǎo)電性，因此，本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)電涂料才能在碳納米管濃度為超低(0.1–0.5wt％)時(shí)，具備較低的面電阻(小于等于109Ω)，其中，較低的面電阻使得本產(chǎn)品能應(yīng)用于靜電噴涂，從而作為合適的底漆存在，而超低的碳管含量使得本產(chǎn)品在作為底漆時(shí)不會(huì)影響面漆的顏色，具備較強(qiáng)的顏料裝飾性能，此外，超低量也能降低碳管的單位使用量，利于降低導(dǎo)電涂料的成本。因此，本發(fā)明不僅能應(yīng)用于靜電噴涂、生產(chǎn)成本較低，而且碳管含量較低、顏料的裝飾性能較強(qiáng)。2、本發(fā)明一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料及其制備方法中，在制備產(chǎn)品時(shí)，需要經(jīng)歷兩次分散，其目的在于確保碳納米管陣列在基礎(chǔ)涂料中的均勻分散，分散的越均勻才越利于發(fā)揮碳納米管陣列的導(dǎo)電效果，才能在確保產(chǎn)品滿足靜電噴涂的要求下盡可能的降低碳管的使用量，以提高產(chǎn)品的顏料裝飾性能與降低生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明不僅能使碳納米管陣列在基礎(chǔ)涂料中均勻分散，而且能提高產(chǎn)品的顏料的裝飾性能，并降低生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料及其制備方法中，在制備產(chǎn)品時(shí)，只需要進(jìn)行兩次分散的操作即可，步驟簡(jiǎn)易、清晰，便于操作，此外，所采用的碳納米管陣列直接添加即可，不需要任何前置處理工藝，不僅簡(jiǎn)化了工藝、降低了生產(chǎn)成本，而且能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中前置工藝的缺陷，如酸化所造成的環(huán)境污染等。因此，本發(fā)明不僅制備方法簡(jiǎn)單、便于操作，而且生產(chǎn)成本較低、環(huán)保性較強(qiáng)。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明中超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料內(nèi)含不同濃度碳納米管時(shí)，經(jīng)噴涂后的光學(xué)圖片，從左到右的碳納米管含量依次為0.1wt.％、0.12wt.％、0.15wt.％、0.18wt.％、0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料，包括基礎(chǔ)涂料及其內(nèi)摻雜的導(dǎo)電添加劑，所述導(dǎo)電添加劑為碳納米管；所述碳納米管的類型為碳納米管陣列，且碳納米管在基礎(chǔ)涂料中均勻分散；所述導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.1–0.5wt％，該導(dǎo)電涂料經(jīng)空氣噴涂后形成的漆膜的面電阻小于等于109Ω。所述基礎(chǔ)涂料為不導(dǎo)電性或弱導(dǎo)電性涂料。一種上述超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料的制備方法，所述制備方法依次包括以下步驟：一次分散：先將碳納米管陣列加入基礎(chǔ)涂料中，再用帶球磨介質(zhì)的一次高速分散設(shè)備進(jìn)行一次分散以得到一次分散體，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾掉一次分散體中的球磨介質(zhì)以得到中間混合涂料，該中間混合涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.5–1.5wt％；二次分散：先將上述中間混合涂料加入基礎(chǔ)涂料中，再用帶球磨介質(zhì)的二次高速分散設(shè)備進(jìn)行二次分散以得到二次分散體，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾掉二次分散體中的球磨介質(zhì)以得到所述導(dǎo)電涂料，該導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.1–0.5wt％，且該導(dǎo)電涂料經(jīng)空氣噴涂后形成的漆膜的面電阻小于等于109Ω。所述一次分散中，分散設(shè)備的轉(zhuǎn)速為2000rpm，分散時(shí)間為2h；所述二次分散中，分散設(shè)備的轉(zhuǎn)速為2000rpm，分散時(shí)間為30min。所述球磨介質(zhì)是鋯珠、玻璃珠、瑪瑙珠或氧化鋁珠。所述球磨介質(zhì)的直徑是1mm。本發(fā)明的原理說(shuō)明如下：噴涂分為普通空氣噴涂和靜電噴涂?jī)煞N，靜電噴涂能夠節(jié)約涂料，降低成本。汽車的油漆分為底漆和面漆，面漆成本很高。本發(fā)明制作導(dǎo)電涂料的目的是將該導(dǎo)電涂料先用空氣噴涂的方式，用于汽車的底漆，這樣底漆就具有了一定的導(dǎo)電效果，然后噴涂面漆的時(shí)候就可以使用靜電噴涂的方法，從而提高面漆的利用率，降低成本。靜電噴涂一般要求底漆的面電阻不小于109歐姆，電阻越低，越能實(shí)現(xiàn)靜電噴涂?，F(xiàn)有技術(shù)中也有將碳納米管作為導(dǎo)電添加劑摻雜在基礎(chǔ)涂料中的設(shè)計(jì)，但其所采用的碳納米管基本是多壁碳納米管，不僅需要對(duì)其進(jìn)行濃酸改性等前置處理，污染環(huán)境，而且，即使是處理之后，其導(dǎo)電效果也不強(qiáng)，若要滿足靜電噴涂的需要，其碳納米管的添加量必須很高，不僅增加了成本，更關(guān)鍵的導(dǎo)致噴涂后的底漆的顏色太深，易影響面漆的顏色，顏料裝飾性能太差，難以滿足現(xiàn)有的需求。為克服以上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電性好、碳管添加量超低的導(dǎo)電涂料，使其不僅能夠滿足電磁屏蔽、抗靜電需求，能實(shí)現(xiàn)靜定噴涂，而且顏色淺，外觀裝飾性能好，以其作為底漆不會(huì)影響面漆的顏色，不妨礙面漆的使用。另一目的在于提供一種導(dǎo)電涂料的制備方法，采用該制備方法可以實(shí)現(xiàn)上述導(dǎo)電涂料的制備，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)電添加劑的加入量，可以實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)電性能的導(dǎo)電涂料的制備，且工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、易于產(chǎn)業(yè)化，不污染環(huán)境。一、碳納米管陣列：碳納米管陣列宏觀上呈粉末狀，其微觀結(jié)構(gòu)中的碳管類似于莊稼苗，一個(gè)碳管陣列中的碳管都是朝一個(gè)方向的、有取向的碳管。碳管陣列具有很好的改善油漆性能的作用，當(dāng)采用碳管陣列為導(dǎo)電添加劑，可以制備出超低碳管濃度的高導(dǎo)電性的導(dǎo)電涂料，而用其他類型碳管，如多壁碳管，則制備不出低碳管濃度高導(dǎo)電性的導(dǎo)電涂料。例如，用多壁碳管為導(dǎo)電添加劑，當(dāng)碳管濃度高至2wt％時(shí)，涂料制成的漆膜的面電阻才約為1011-1012歐姆，不能滿足靜定噴涂的需要。碳管添加量如此低、導(dǎo)電性如此好的油漆，目前沒(méi)有被公開(kāi)過(guò)，此外，碳管添加量低，也就帶來(lái)了不影響面漆顏色、添加成本低等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的碳黑添加量大于10wt％，一般的碳管添加量大于2wt％，才能使漆膜的面電阻達(dá)到1011歐姆，顏色影響太大。此外，碳管陣列作為導(dǎo)電添加劑，相比傳統(tǒng)導(dǎo)電添加劑鈦白、金屬粉、金屬氧化物，具有成本優(yōu)勢(shì)。二、兩次分散：本發(fā)明中，兩次分散是獲得導(dǎo)電涂料的關(guān)鍵工藝，是分散導(dǎo)電涂料的重要手段。若只采用一次分散的話，由于碳管濃度很低，碳管和分散設(shè)備中的磨介作用力低，碳管不能很好的分散，涂料中的碳管就會(huì)聚沉，分散性不好，直接影響導(dǎo)電性能，此時(shí)得到的導(dǎo)電涂料的面電阻就較高，很難滿足靜電噴涂的需要。故先進(jìn)行高濃度的一次分散，一般濃度為0.5–1.5wt％(低于0.5wt％，溶液較稀，磨介作用力低，碳管不能很好的分撒；高于1.5wt％，溶液則太稠，流動(dòng)性很差，很難使用進(jìn)行二次分散，無(wú)法將碳管均勻分散到基礎(chǔ)涂料中)，一次分散能將碳管均勻分散于基礎(chǔ)涂料中，然后再對(duì)一次分散所得的中間混合涂料進(jìn)行二次分散，此時(shí)，碳管陣列就能夠懸浮在基礎(chǔ)涂料中，從而得到一個(gè)均一的導(dǎo)電涂料，確保最終導(dǎo)電涂料中碳管的均勻分散，而不會(huì)使碳管聚沉，分散效果很好，碳管的分散效果越好，其利用率越高，達(dá)到相同導(dǎo)電性時(shí)，單位使用量就越少，不僅利于提高導(dǎo)電性能，而且利于節(jié)省碳管使用量，降低成本。導(dǎo)電率是用漆膜的面電阻評(píng)價(jià)，面電阻越低，導(dǎo)電性越好。三、基礎(chǔ)涂料：導(dǎo)電涂料主要有兩種，一種是本征型導(dǎo)電涂料，涂料中的樹(shù)脂由導(dǎo)電高分子構(gòu)成，價(jià)格昂貴，另一種是摻雜型導(dǎo)電涂料，即向不導(dǎo)電的涂料中摻雜導(dǎo)電物質(zhì)，使涂料導(dǎo)電，本發(fā)明一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料就屬于摻雜型導(dǎo)電涂料中的一種，與傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳類摻雜型導(dǎo)電涂料相比，本導(dǎo)電涂料中的導(dǎo)電碳含量極低，在0.1wt％–0.5wt％之間，傳統(tǒng)的導(dǎo)電碳含量一般大于10wt％。向基礎(chǔ)涂料中添加導(dǎo)電添加劑，都會(huì)增加其導(dǎo)電性，無(wú)論其原本是否導(dǎo)電，若其不導(dǎo)電或弱導(dǎo)電，則添加導(dǎo)電添加劑后其增加的導(dǎo)電性更加明顯，故，本發(fā)明中的基礎(chǔ)涂料應(yīng)該可以涵蓋所有的涂料。基礎(chǔ)涂料包含高分子樹(shù)脂與溶劑。高分子樹(shù)脂一般有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂等。溶劑則包括芳香烴類、酯類或二醇衍生物類，其中，芳香烴類，如苯、甲苯、二甲苯等；酯類，如醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等；二醇衍生物類，如乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚等。實(shí)施例1：一種超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料的制備方法，所述制備方法依次包括以下步驟：一次分散：將0.5g碳納米管陣列，加入到100g基礎(chǔ)涂料中，用帶球磨介質(zhì)的一次高速分散設(shè)備進(jìn)行分散以得到一次分散體，分散設(shè)備的轉(zhuǎn)速為2000rpm，分散時(shí)間為2h，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾掉一次分散體中的球磨介質(zhì)以得到中間混合涂料，該中間混合涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.5wt％；二次分散：先將上述中間混合涂料與400g基礎(chǔ)涂料混合，再用帶球磨介質(zhì)的二次高速分散設(shè)備進(jìn)行二次分散以得到二次分散體，然后用濾網(wǎng)過(guò)濾掉二次分散體中的球磨介質(zhì)以得到所述導(dǎo)電涂料，該導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.1wt％。將最終得到的導(dǎo)電涂料用噴槍噴涂在塑料上，在80℃烘箱中烘烤30min后取出，用表面電阻儀測(cè)得漆膜的面電阻為109Ω，能滿足靜電噴涂的需要。實(shí)施例2：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：二次分散中將中間混合涂料與317g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.12wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為3×108Ω。實(shí)施例3：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：二次分散中將中間混合涂料與233g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.15wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為106Ω。實(shí)施例4：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：二次分散中將中間混合涂料與177g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.18wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為105Ω。實(shí)施例5：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：二次分散中將中間混合涂料與150g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.20wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為105Ω。實(shí)施例6：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：二次分散中將中間混合涂料與66g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.30wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為104Ω。實(shí)施例7：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：二次分散中將中間混合涂料與25g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.40wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為104Ω。實(shí)施例8：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：一次分散中，將1.5g碳納米管陣列，加入到100g基礎(chǔ)涂料中，中間混合涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為1.5wt％；二次分散中，將所述中間混合涂料與200g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.50wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為103Ω。實(shí)施例9：基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：一次分散中，將0.75g碳納米管陣列，加入到100g基礎(chǔ)涂料中，中間混合涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.75wt％；二次分散中，將所述中間混合涂料與200g基礎(chǔ)涂料混合，最終得到的導(dǎo)電涂料中碳納米管的質(zhì)量百分比濃度為0.25wt％，其噴涂后的漆膜的面電阻為2×105Ω。由以上9個(gè)實(shí)施例的制備過(guò)程，及其產(chǎn)品經(jīng)噴涂后的面電阻可知，所有產(chǎn)品都在超低濃度碳管含量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了能滿足靜定噴涂的導(dǎo)電需求。此外，圖1是本發(fā)明中超低碳管含量碳系導(dǎo)電涂料內(nèi)含不同濃度碳納米管時(shí)，經(jīng)噴涂后的光學(xué)圖片，從左到右的碳納米管含量依次為0.1wt.％、0.12wt.％、0.15wt.％、0.18wt.％、0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％，這些濃度在上方實(shí)施例中都能找到其對(duì)應(yīng)的制備方法，由圖片可知，產(chǎn)品噴涂后的顏色很淺，不會(huì)干擾其上再靜電噴涂后的面漆的顏色，顏料的裝飾性能很好。