摘要：科技的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速。纳米导电涂料是在现代科学技术，特别是信息和电子技術中，起重要作用的特种功能涂料。1948年，美国公布了将银和环氧树脂制成导电胶，这是最早公开报道的导电涂料，我国也在20世纪50年代开始研究和应用导电涂料。
关键词：纳米导电涂料领域；专利技术综述
引言
科技的进步，时代的发展，使我国快速进入现代化发展阶段。导电涂料是一种伴随现代科学技术而迅速发展起来的功能性涂料，其涂膜具有导体或半导体性能，主要用于非导体材料的表面涂层，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力。导电涂料在电子、电器、航空、石化、印刷等领域中均得到了广泛的应用。
1申请人统计分析
在CNABS中对纳米导电涂料领域主要申请人进行统计，国内申请量较大的企业主要是国家电网和苏州泰科尼光伏材料有限公司。国外申请量较大的企业主要是纳幕尔杜邦公司、西玛耐诺技术以色列有限公司、施乐公司、大日精化工业株式会社、三菱，其中，杜邦公司和施乐公司是美国企业，大日精化工业株式会社和三菱是日本企业，说明美国和日本对纳米导电涂料领域的研究量较大，是主要的专利申请大国。
2重点技术分解
2.1本征型导电涂料
德国赫切斯特股份公司在1989年公开了一种导电涂料组合物（CN1035315A），其中包括由取代噻吩所组成的可溶性导电聚合物和可溶性非导电聚合物，同时还添加了如稳定剂、增塑剂、颜料、纯化剂、润滑剂等添加剂。研究发现，当将这些组分溶于质子惰性溶剂中并将该溶液涂于非导电材料或半导体材料上时，可得到粘着性良好的导电涂层。日本信越聚合物株式会社公开了一种导电涂料组合物（CN1806005A），其中包含由含氰基单体和含乙烯基单体的共聚物构成的含氰基高分子化合物和π共轭体系导电性高分子，其中，含氰基单体为丙烯腈类化合物或甲基丙烯腈类化合物，含乙烯基单体为丙烯酸类化合物、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-十二烷基苯乙烯、p-十八烷基苯乙烯以及丁二烯，π共轭体系导电性高分子为聚吡咯类以及聚噻吩类。聚合导电性高分子时，通过使含有氰基的高分子化合物共存于材料中，从而可形成导电性高分子具有溶剂溶解性、同时不具有离子导电性的导电组合物。另外还发现：作为高分子化合物，使用丙腈或甲基丙腈，和具有乙烯基的化合物的共聚物，通过选择各种具有乙烯基的化合物，从而可溶解于具有多种sp值的溶剂中，并且可进行熔融温度的控制，还得到可与各种绝缘树脂混合的导电组合物。上海同济大学公开了一种含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料（CN101165127A），首先对碳纳米管进行化学修饰，使其表面带上一定量的羟基、羧基或者胺基，然后通过化学键接的方法将该碳纳米管引入到聚酯多元醇或者异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体中，再通过自乳化法制备得到含碳纳米管的水性聚氨酯分散体，最后在含碳纳米管的水性聚氨酯分散体中加入去离子水和助剂，高速搅拌制得到含碳纳米管水性聚氨酯的导电涂料。研究发现，通过化学键接的方法将碳纳米管引入到聚氨酯预聚体中，再通过自乳化法制备得到的含碳纳米管的水性聚氨酯导电涂料，其贮存稳定性和碳纳米管在树脂中的分散均匀性等要远远好于传统的物理共混法。
2.2掺杂型导电涂料
（1）碳系导电涂料，碳系导电涂料是目前用量较大的一种功能涂料，具有成本低、质轻、结构高、无毒无害等优点。用作碳系导电涂料的导电填料主要有石墨、石墨纤维、碳纤维、高温煅烧石油焦、各种炭黑以及碳化硅等。制备了一种以炭黑、碳化硅为混合填料的复合导电涂层，试验结果表明，碳化硅的加入很明显地改善了纳米炭黑的团聚现象，从而提高了涂料的导电性能。研制了一种以丙烯酸酯类树脂为基料的改性碳纤维体系导电涂料，确定了制备碳纤维体系导电涂料的最佳工艺条件。以石墨，膨胀石墨，碳纤维三种不同的碳系填料混合后，与水性叔氟乳液可制得性能优异的导电涂料，其具有突出的耐候性，保光保色性，优异的耐水性，耐碱性及耐污性。研制了以石墨为导电填料，苯丙乳液为基料的水性涂料。分析了石墨、水的用量、固化温度与体积电阻率的关系以及涂层电阻与温度的关系。详细研究了膨胀石墨经粉碎变为纳米石墨微片的过程。由于它保持了天然石墨的晶体结构、导电性、稳定性等性能，使其在导电涂料中更易形成导电网络。对涂层导电性能进行了研究。当填料中炭黑与石墨两者质量比为1：1时，导电涂料各项性能最好，其导电性能优于单纯石墨填充的情况，而加工性能又优于单纯炭黑填充的情况。以纳米石墨微片作为导电填料，高分子树脂作为粘结剂，制备了高导电性复合涂料。经试验发现树脂对导电涂料的导电性影响很大，丙烯酸树脂与石墨微片具有更好的匹配优势。（2）金属系导电涂料，金属系导电涂料的导电性能取决于金属填料的种类、数量及形状。金属系填料主要有银粉、镍粉和铜粉等。通过在银粉中掺杂带有聚合物乳化粒子的金属粒子，来降低渗滤阈值，从而减少了银粉的用量，降低了涂料的成本。在室温水浴环境中，采用化学镀方法制备了银包铜粉，研究结果表明，制备的高质量镀银铜粉具有较好的导电性能。制备了聚丙烯腈-银的原位复合物，其中银的粒径在纳米级，减少银的用量，保持了银良好的导电性。通过研究发现，在铜-环氧体系中，加入2%～3%复合单烷氧型钛酸酯偶联剂，制备出各相分散均匀的初始导电性好的导电涂料，解决了导电涂料在使用过程中铜粉的氧化问题。以水溶性丙烯酸树脂为基料、银包铜粉为导电填料，制备了一种水性导电涂料，并讨论了导电填料、水加入量、分散剂以及固化温度、涂膜厚度等对导电涂料性能的影响。
3专利技术分析
以国家电网申请的与纳米导电涂料相关的18篇专利为例进行分析。18篇专利申请中，所有申请都涉及添加型导电涂料，其中有10篇涉及结构型导电涂料。添加型导电涂料中导电添加剂主要涉及导电云母、导电炭黑、导电石墨、导电ATO、碳纳米管等；结构型导电涂料中导电聚合物只涉及聚苯胺和改性聚（3，4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸，而且结构型导电涂料的相关专利从2015年才开始申请。可见，国内现有的纳米导电涂料的研究还是以添加型导电涂料为主，但是近年来结构型导电涂料也越来越受到重视和研究，在结构型导电涂料中无需加入价格昂贵的导电填料，可提高导电涂料的性价比。
4纳米管对涂层附着力的影响
添加的纳米管对于改善涂层的附着力有一定的作用。实验表明，添加了纳米管的导电涂料的附着力比未添加碳纳米管的导电涂料的附着力高一个等级，并且涂膜的耐冲击性也有一定程度的提升；随着碳纳米管添加量的增加，涂膜的附着力保持在同一较高的等级，而且涂膜的耐冲击性随之不断增强；但是，当碳纳米管的添加比例进一步提高时，涂料的附着力和耐冲击性同时出现下降。因此，碳纳米管的添加量不仅会影响涂料的导电性能，还会影响涂层附着力及耐冲击性等。
结语
纳米导电涂料近几年的申请量有较大幅度的增加，发展迅速。目前导电涂料的研究还是主要以添加型导电涂料为主，而结构型导电涂料由于在合成、施工过程中难度较大，限制了结构型导电涂料的推广，但近年来也越来越受到研究者的关注。
参考文献：
[1] 童忠良，纳米功能涂料[M].北京：化学工业出版社，2009：551-552.
[2] 梁永纯，杜春苹，等.导电涂料研究现状及其应用[J].广东电力，2012，25（3）：1-4，30.
[3] 傅绍燕.涂装工艺及车间设计手册[M].北京：机械工业出版社，2012.
[4] 宣兆龙.装备环境工程—第2版[M].北京：北京航空航天大学出版社，2015.
作者简介：
姚慧玲（1982.12-），女，汉族，籍贯：山东菏泽，研究方向：高分子材料合成与制备。
（作者单位：山东大学材料学院）
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