纤维状浅色导电粉的制备及在涂料中的应用

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纤维状浅色导电粉具有合成工艺简单、颜色可调、导电性较好、添加量低等优点,广泛应用于导电涂料、电磁屏蔽材料等领域。为了研制低成本-高稳定的导电涂料,本文先以钛酸钾晶须(PTW)为核,锑掺杂氧化锡(ATO)为壳,通过化学共沉淀法制备了浅灰色的锑掺杂氧化锡/钛酸钾(ATO/PTW)复合材料。再以制备好的ATO/PTW的复合材料为芯材,聚苯胺为壳,通过原位氧化还原法制备浅绿色、高导电性聚苯胺/导电钛酸钾(PANI/SST)复合材料,并应用到聚酯改性的丙烯酸树脂中,制备导电涂料。  以五水四氯化锡(SnCl4?5H2O)、三氯化锑(SbCl3)、钛酸钾晶须(K2Ti8O17)为主要原料,经化学共沉淀法制备出 ATO/PTW复合材料。考察了反应温度、m(SnCl4?5H2O)/m(钛酸钾)、m(SnCl4?5H2O)/m(SbCl3)、水解pH、投料时间和热处理条件对ATO/PTW复合材料的体积电阻率和白度的影响,并通过单因素实验得到复合材料最佳的制备条件:在m(SnCl4?5H2O)/m(钛酸钾)=1.0,m(SnCl4?5H2O)/m(SbCl3)=10∶1,反应温度为75℃,水解pH为1.5-2.0,投料时间为1.5 h,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h时,所制备的ATO/PTW复合材料的体积电阻率为18.6Ω?cm且白度为75.1。用XRD、TEM、EDS和XRF等对复合材料的结构进行表征分析发现,ATO为四方相金红石结构,钛酸钾晶须表面布满了一层连续、均匀致密且膜厚为11 nm左右的ATO包覆层,且复合材料材料中SnO2含量为30.4%。  以制备好的ATO/PTW复合材料为核体,在其表面原位聚合PANI制备高导电PANI/SST三元复合材料。当m(An)/m(SST)=0.25时,PANI/SST三元复合材料的体积电阻率达到最小为1.8Ω?cm。用TG、XRD、FTIR和TEM等对复合材料的结构进行表征分析发现,聚苯胺均匀包覆在核体表面,FTIR研究表明核壳间没有新的化学键形成,TEM研究发现,与PANI/PTW复合材料相比,PANI在SST上的包覆更加均匀。将制备好的PANI/SST三元复合材料为导电填料,聚酯改性丙烯酸树脂作为成膜物质,添加助剂,制备出表面电阻率可调的低成本新型复合导电涂层。研究了导电填料用量、润湿分散剂用量、溶剂用量、分散转速、涂膜厚度等制备工艺因素对涂层导电性和表观的影响,确定了导电涂料较适宜的制备工艺。通过沉降稳定性、力学性能、表面电阻率以及涂膜表观对导电涂层进行表征发现,各项性能均能达到技术要求,且导电涂层表面电阻率可达1.5×104Ω·cm-2。
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