本發(fā)明涉及一種涂料專用生物質(zhì)防靜電填料的制備方法，屬于防靜電材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

靜電放電是日常生活中極其常見的一種現(xiàn)象，在干燥的環(huán)境中，有時(shí)人體在接觸金屬物體時(shí)會(huì)感到有電，偶爾還會(huì)看到電火花，這就是靜電放電現(xiàn)象，也就是 ESD 現(xiàn)象。靜電放電會(huì)產(chǎn)生短暫的放電電流和很強(qiáng)的放電磁場，可引起運(yùn)行的電子設(shè)備誤動(dòng)作，甚至內(nèi)部元器件發(fā)生損壞，導(dǎo)致設(shè)備喪失功能。減小靜電危害的途徑之一就是增大電荷消散速率，防止電荷積聚，減小表面電阻率。

涂料大部分是電的不良導(dǎo)體，目前，有金屬摻雜的導(dǎo)電涂料。導(dǎo)電涂料中的摻雜成分應(yīng)具有很好的導(dǎo)電性，一般選擇的摻雜成分是銀或者銅，但銀和銅均為貴重金屬，制備成本較高。同時(shí)，金屬導(dǎo)電涂料的耐氧化性很差，使用時(shí)間長了銅粉、銀粉易形成氧化層，摻雜物質(zhì)的導(dǎo)電性發(fā)生改變，使它從導(dǎo)體變成絕緣體，從而失去或降低了導(dǎo)電性能。碳系填料具有優(yōu)越的耐候性和耐化學(xué)品性，成本低，來源豐富，如用量得當(dāng)，對(duì)涂料的物理性能影響不大，故碳系導(dǎo)電填料在防靜電涂料中應(yīng)用最為廣泛。但是碳系粒子間有較強(qiáng)凝聚力，他和有機(jī)高分子等涂料基體間親和力弱，很難在涂料中均勻分散和混合，而且目前常見的碳系導(dǎo)電填料為石墨和碳黑，他們都是以不可再生的石油化石能源為原料，而生物質(zhì)碳材料的導(dǎo)電性弱，因此制備一種高效的生物質(zhì)炭防靜電填料具有極佳的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)目前碳系防靜電粒子間有較強(qiáng)凝聚力，它和有機(jī)高分子等涂料基體間親和力弱，很難在涂料中均勻分散和混合，而且目前常見的碳系導(dǎo)電填料為石墨和碳黑，他們都是以不可再生的石油化石能源為原料，而生物質(zhì)碳材料的導(dǎo)電性弱的缺陷，提供了一種涂料專用生物質(zhì)防靜電填料的制備方法。該方法以核桃殼為原料，經(jīng)含鎳溶液浸泡后炭化，再和番薯生姜液復(fù)配微生物改性后即得生物質(zhì)防靜電填料，本發(fā)明通過鎳基溶液浸泡使核桃殼粉負(fù)載鎳離子，并以其作催化劑進(jìn)行炭化，可以提高生物質(zhì)炭的導(dǎo)電性，解決了傳統(tǒng)生物質(zhì)碳材料導(dǎo)電性弱的問題，經(jīng)富含各種活性官能團(tuán)的紅薯生姜混合液和微生物對(duì)核桃殼炭進(jìn)行改性，增加其表面官能團(tuán)數(shù)量，從而提高生物質(zhì)炭在涂料基體中的分散性，又彌補(bǔ)了碳系防靜電粒子間有較強(qiáng)凝聚力，很難在涂料中均勻分散和混合的缺陷，具有極佳的防靜電性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取1～2kg核桃殼放入氣流粉碎機(jī)中粉碎15～20min后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入不銹鋼球磨珠，繼續(xù)球磨50～70min后過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到核桃殼粉末；

（2）按固液比為1:10將上述得到的核桃殼粉末浸入質(zhì)量濃度為40%硝酸鎳溶液中，放入超聲振蕩儀以300～400W功率超聲振蕩浸漬過夜，浸漬結(jié)束后將浸漬混合液倒入臥式離心機(jī)，以3000～4000r/min轉(zhuǎn)速離心15～20min，分離得到下層沉淀；

（3）將上述沉淀先放入烘箱，在105～110℃下干燥3～5h，再將干燥后的沉淀移入炭化爐中并向爐中通入氬氣直至置換出爐中所有空氣，先以5℃/min速率升溫至300～400℃預(yù)炭化40～60min，再以10℃/min速率程序升溫至900～1000℃，保溫炭化2～3h后自然冷卻至室溫，出料，得到納米核桃殼炭粉末，備用；

（4）稱取400～500g紅薯去皮洗凈，人工切成厚度為1～2mm的薄片，放入清水浸泡過夜去除淀粉，按質(zhì)量比為1:1:5將生姜片、黃糖和紅薯薄片混合后放入鐵鍋，加入適量蒸餾水直至將混合物完全浸沒，加熱升溫至95～100℃熬煮1～2h，過濾去除濾渣，得到濾液；

（5）按固液比為1:8將備用的納米核桃殼炭粉末加入到上述濾液中，用磁力攪拌機(jī)以200～300r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻后得發(fā)酵底物并將其轉(zhuǎn)入陶瓷發(fā)酵罐中，再向罐中加入發(fā)酵底物總質(zhì)量0.5～2.0%酵母浸膏，用攪拌棒攪拌均勻后放入25～35℃的溫室中，保溫發(fā)酵改性1～2周；

（6）改性結(jié)束后取出改性產(chǎn)物，放入高壓滅菌器中滅菌30～40min，再用高速離心機(jī)以4000～5000r/min轉(zhuǎn)速離心分離得到下層黑色沉淀，放入烘箱在105～110℃下干燥3～5h后出料，包裝即得涂料專用生物質(zhì)防靜電填料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：按摻入量為10%將本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料摻入環(huán)氧樹脂清漆中，放入混料釜中混合均勻后人工涂刷在油罐內(nèi)壁，涂刷厚度為2～4mm，經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料電阻率為0.05～0.10Ω·cm，其導(dǎo)電性是普通生物質(zhì)炭材料導(dǎo)電性的10～15倍，且分散性良好不易團(tuán)聚，具有極佳的抗靜電效果。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料原料易得，制備過程簡單易操作且成本低廉；

（2）本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料電阻率為為0.05～0.10Ω·cm，其導(dǎo)電性是普通生物質(zhì)炭材料導(dǎo)電性的10～15倍；

（3）本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料分散性好，不會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，具有極佳的抗靜電效果。

具體實(shí)施方式

稱取1～2kg核桃殼放入氣流粉碎機(jī)中粉碎15～20min后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入不銹鋼球磨珠，繼續(xù)球磨50～70min后過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到核桃殼粉末；按固液比為1:10將上述得到的核桃殼粉末浸入質(zhì)量濃度為40%硝酸鎳溶液中，放入超聲振蕩儀以300～400W功率超聲振蕩浸漬過夜，浸漬結(jié)束后將浸漬混合液倒入臥式離心機(jī)，以3000～4000r/min轉(zhuǎn)速離心15～20min，分離得到下層沉淀；將上述沉淀先放入烘箱，在105～110℃下干燥3～5h，再將干燥后的沉淀移入炭化爐中并向爐中通入氬氣直至置換出爐中所有空氣，先以5℃/min速率升溫至300～400℃預(yù)炭化40～60min，再以10℃/min速率程序升溫至900～1000℃，保溫炭化2～3h后自然冷卻至室溫，出料，得到納米核桃殼炭粉末，備用；稱取400～500g紅薯去皮洗凈，人工切成厚度為1～2mm的薄片，放入清水浸泡過夜去除淀粉，按質(zhì)量比為1:1:5將生姜片、黃糖和紅薯薄片混合后放入鐵鍋，加入適量蒸餾水直至將混合物完全浸沒，加熱升溫至95～100℃熬煮1～2h，過濾去除濾渣，得到濾液；按固液比為1:8將備用的納米核桃殼炭粉末加入到上述濾液中，用磁力攪拌機(jī)以200～300r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻后得發(fā)酵底物并將其轉(zhuǎn)入陶瓷發(fā)酵罐中，再向罐中加入發(fā)酵底物總質(zhì)量0.5～2.0%酵母浸膏，用攪拌棒攪拌均勻后放入25～35℃的溫室中，保溫發(fā)酵改性1～2周；改性結(jié)束后取出改性產(chǎn)物，放入高壓滅菌器中滅菌30～40min，再用高速離心機(jī)以4000～5000r/min轉(zhuǎn)速離心分離得到下層黑色沉淀，放入烘箱在105～110℃下干燥3～5h后出料，包裝即得涂料專用生物質(zhì)防靜電填料。

實(shí)例1

稱取1kg核桃殼放入氣流粉碎機(jī)中粉碎15min后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入不銹鋼球磨珠，繼續(xù)球磨50min后過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到核桃殼粉末；按固液比為1:10將上述得到的核桃殼粉末浸入質(zhì)量濃度為40%硝酸鎳溶液中，放入超聲振蕩儀以300W功率超聲振蕩浸漬過夜，浸漬結(jié)束后將浸漬混合液倒入臥式離心機(jī)，以3000r/min轉(zhuǎn)速離心15min，分離得到下層沉淀；將上述沉淀先放入烘箱，在105℃下干燥3h，再將干燥后的沉淀移入炭化爐中并向爐中通入氬氣直至置換出爐中所有空氣，先以5℃/min速率升溫至300℃預(yù)炭化40min，再以10℃/min速率程序升溫至900℃，保溫炭化2h后自然冷卻至室溫，出料，得到納米核桃殼炭粉末，備用；稱取400g紅薯去皮洗凈，人工切成厚度為1mm的薄片，放入清水浸泡過夜去除淀粉，按質(zhì)量比為1:1:5將生姜片、黃糖和紅薯薄片混合后放入鐵鍋，加入適量蒸餾水直至將混合物完全浸沒，加熱升溫至95℃熬煮1h，過濾去除濾渣，得到濾液；按固液比為1:8將備用的納米核桃殼炭粉末加入到上述濾液中，用磁力攪拌機(jī)以200r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻后得發(fā)酵底物并將其轉(zhuǎn)入陶瓷發(fā)酵罐中，再向罐中加入發(fā)酵底物總質(zhì)量0.5%酵母浸膏，用攪拌棒攪拌均勻后放入25℃的溫室中，保溫發(fā)酵改性1周；改性結(jié)束后取出改性產(chǎn)物，放入高壓滅菌器中滅菌30min，再用高速離心機(jī)以4000r/min轉(zhuǎn)速離心分離得到下層黑色沉淀，放入烘箱在105℃下干燥3h后出料，包裝即得涂料專用生物質(zhì)防靜電填料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：按摻入量為10%將本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料摻入環(huán)氧樹脂清漆中，放入混料釜中混合均勻后人工涂刷在油罐內(nèi)壁，涂刷厚度為2mm，經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料電阻率為0.05Ω·cm，其導(dǎo)電性是普通生物質(zhì)炭材料導(dǎo)電性的10倍，且分散性良好不易團(tuán)聚，具有極佳的抗靜電效果。

實(shí)例2

稱取2kg核桃殼放入氣流粉碎機(jī)中粉碎18min后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入不銹鋼球磨珠，繼續(xù)球磨60min后過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到核桃殼粉末；按固液比為1:10將上述得到的核桃殼粉末浸入質(zhì)量濃度為40%硝酸鎳溶液中，放入超聲振蕩儀以350W功率超聲振蕩浸漬過夜，浸漬結(jié)束后將浸漬混合液倒入臥式離心機(jī)，以3500r/min轉(zhuǎn)速離心18min，分離得到下層沉淀；將上述沉淀先放入烘箱，在108℃下干燥4h，再將干燥后的沉淀移入炭化爐中并向爐中通入氬氣直至置換出爐中所有空氣，先以5℃/min速率升溫至350℃預(yù)炭化50min，再以10℃/min速率程序升溫至905℃，保溫炭化3h后自然冷卻至室溫，出料，得到納米核桃殼炭粉末，備用；稱取450g紅薯去皮洗凈，人工切成厚度為2mm的薄片，放入清水浸泡過夜去除淀粉，按質(zhì)量比為1:1:5將生姜片、黃糖和紅薯薄片混合后放入鐵鍋，加入適量蒸餾水直至將混合物完全浸沒，加熱升溫至98℃熬煮2h，過濾去除濾渣，得到濾液；按固液比為1:8將備用的納米核桃殼炭粉末加入到上述濾液中，用磁力攪拌機(jī)以250r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻后得發(fā)酵底物并將其轉(zhuǎn)入陶瓷發(fā)酵罐中，再向罐中加入發(fā)酵底物總質(zhì)量1.3%酵母浸膏，用攪拌棒攪拌均勻后放入30℃的溫室中，保溫發(fā)酵改性2周；改性結(jié)束后取出改性產(chǎn)物，放入高壓滅菌器中滅菌35min，再用高速離心機(jī)以4500r/min轉(zhuǎn)速離心分離得到下層黑色沉淀，放入烘箱在108℃下干燥4h后出料，包裝即得涂料專用生物質(zhì)防靜電填料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：按摻入量為10%將本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料摻入環(huán)氧樹脂清漆中，放入混料釜中混合均勻后人工涂刷在油罐內(nèi)壁，涂刷厚度為3mm，經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料電阻率為0.08Ω·cm，其導(dǎo)電性是普通生物質(zhì)炭材料導(dǎo)電性的13倍，且分散性良好不易團(tuán)聚，具有極佳的抗靜電效果。

實(shí)例3

稱取2kg核桃殼放入氣流粉碎機(jī)中粉碎20min后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中，按球料比為20:1向球磨機(jī)中加入不銹鋼球磨珠，繼續(xù)球磨70min后過200目標(biāo)準(zhǔn)篩，得到核桃殼粉末；按固液比為1:10將上述得到的核桃殼粉末浸入質(zhì)量濃度為40%硝酸鎳溶液中，放入超聲振蕩儀以400W功率超聲振蕩浸漬過夜，浸漬結(jié)束后將浸漬混合液倒入臥式離心機(jī)，以4000r/min轉(zhuǎn)速離心20min，分離得到下層沉淀；將上述沉淀先放入烘箱，在110℃下干燥5h，再將干燥后的沉淀移入炭化爐中并向爐中通入氬氣直至置換出爐中所有空氣，先以5℃/min速率升溫至400℃預(yù)炭化60min，再以10℃/min速率程序升溫至1000℃，保溫炭化3h后自然冷卻至室溫，出料，得到納米核桃殼炭粉末，備用；稱取500g紅薯去皮洗凈，人工切成厚度為2mm的薄片，放入清水浸泡過夜去除淀粉，按質(zhì)量比為1:1:5將生姜片、黃糖和紅薯薄片混合后放入鐵鍋，加入適量蒸餾水直至將混合物完全浸沒，加熱升溫至100℃熬煮2h，過濾去除濾渣，得到濾液；按固液比為1:8將備用的納米核桃殼炭粉末加入到上述濾液中，用磁力攪拌機(jī)以300r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合均勻后得發(fā)酵底物并將其轉(zhuǎn)入陶瓷發(fā)酵罐中，再向罐中加入發(fā)酵底物總質(zhì)量2.0%酵母浸膏，用攪拌棒攪拌均勻后放入35℃的溫室中，保溫發(fā)酵改性2周；改性結(jié)束后取出改性產(chǎn)物，放入高壓滅菌器中滅菌40min，再用高速離心機(jī)以5000r/min轉(zhuǎn)速離心分離得到下層黑色沉淀，放入烘箱在110℃下干燥5h后出料，包裝即得涂料專用生物質(zhì)防靜電填料。

本發(fā)明的具體應(yīng)用方法：按摻入量為10%將本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料摻入環(huán)氧樹脂清漆中，放入混料釜中混合均勻后人工涂刷在油罐內(nèi)壁，涂刷厚度為4mm，經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)防靜電填料電阻率為0.10Ω·cm，其導(dǎo)電性是普通生物質(zhì)炭材料導(dǎo)電性的15倍，且分散性良好不易團(tuán)聚，具有極佳的抗靜電效果。