《面向塑料基材的高性能导电涂层材料关键技术》

鉴定单位：中国石油和化学工业联合会 

技术简介：

该项目属高分子材料、无机非金属材料和有机/无机杂化材料应用技术领域。随着汽车轻量化的发展，大量车辆专用塑料件应运而生，导电涂层材料是赋予塑料基材具有导电性能的最有效方法。导电涂层综合性能取决于导电材料和有机成膜树脂，而国内导电涂层材料使用无机导电材料和有机成膜树脂基本为国外所垄断。本项目以我国优势矿物凹凸棒石粘土为原料，根据凹凸棒石一维纳米材料的特性，开发出高性能、低成本的系列凹凸棒石基纳米导电材料。通过调控成膜树脂的分子链结构（官能团种类）和分子量分布，通过引入具有乳化作用的非离子链段和非极性功能链段，研制出性能优异的水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯树脂体系。采用自主研发的水性树脂作为成膜树脂和一维纳米粘土矿物导电材料，制备出具有良好储存稳定性和施工性的水性涂料体系，并成功应用于车辆专用塑料基材的涂装。其主要技术内容包括：

1、开发了天然凹凸棒石快速无损解聚晶纤技术，采用超临界二氧化碳瞬态泄压-膨胀工艺，获得了单分散、高长径比、表面沉积性和结合性优异的一维纳米晶纤导电前驱体。

2、设计和成功合成了凹凸棒石纳米晶纤/聚苯胺和凹凸棒石纳米晶纤/掺杂氧化物导电材料。创建了纳米晶纤表面原位聚合和软化学解聚技术，通过聚苯胺和纳米晶纤的界面杂化，实现了聚苯胺均匀分布和界面间的强相互作用。建立了温和条件下纳米晶纤表面的不同晶型TiO2键合包覆和诱导掺锑SnO2异相成核方法，获得了具有高白度的导电晶纤材料。

3、依据塑料表面性能差异，发明了功能化改性水性聚丙烯酸酯树脂和水性聚氨酯树脂可控合成方法。运用调控分子链结构和分子量分布的策略，实现了氯化聚烯烃、聚氧乙烯醚、异冰片酯、长链烷基等功能单元在聚合物分子链中的有序链接，获得了优异附着力、良好稳定性、耐水性和耐化学品性的复合涂层体系。

4、发现了氨气促进导电晶纤表面氨基硅烷化修饰、增强导电组分与成膜树脂链结合力、提升涂料分散稳定性、涂层导电性和力学性的方法。开发了水性导电涂料的配方技术与制造工艺，实现了高性能导电涂层材料的产业化。

本项目从关键理论突破、关键技术发明到关键产品开发，形成了具有自主知识产权的技术发明链，解决了制约车辆专用塑料基材的高性能导电涂层材料的关键共性问题，对实现凹凸棒石产品的高值化利用和减少VOC的排放具有重要意义。项目共获授权国家发明专利26件，发表论文166篇，累计引用次数达2200次，形成行业标准各2件。本项目技术已在多家企业成功推广应用，经济、社会效益显著。

研发人员：陈 群