CN111234657A - 一种轻质高导电性涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高导电性涂料，是由导电微球与高分子粘合剂组成，其中：导电微球与高分子粘结剂的比例为体积比1:2至2:1，所述的导电微球为镀银或铜的导电微球。本发明可最大限度地接近碳纤维增强复合材料的密度，而不会增加复合材料产品的额外重量；而表面电阻率性则低达0.01Ω/平方，导电性不低于铜粉填料的导电涂料，可以防雷击和消除静电对电磁波的干扰。本发明可用于由复合材料制造的飞机、高速火车、无人机、风力发电机叶片、汽车上的复合材料的表面涂层，有效解决现有的商业化导电涂料并不是非常适用于此类产品涂层的问题。

Description

一种轻质高导电性涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种可用于由复合材料制造的飞机、高速火车、无人机、风力发电机叶片、汽车上的复合材料的表面涂层的高导电性涂料及其制备方法和应用。

背景技术

纤维增强复合材料具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点，如玻璃纤维、玄武岩纤维、特种高分子纤维、碳纤维等，被广泛应用于制造复合材料，并被普遍采用在飞机、高速火车、汽车、机械结构等领域。尤其是对一些重量敏感的应用，如飞机、无人机等航空器，重量轻的特点使复合材料体现了特别的优势。如碳纤维增强复合材料（CFRC）的密度为1.5—1.8g/cm³，与之对应的铝合金的密度则达2.7 g/cm³。这使得了CFRC被越来越多地采用于新一代飞机制造，以降低机体的重量，从而达到节省燃油的目的。随着可预期的燃料价格提高和降低碳排放的要求，更多复合材料在交通运输中应用成为发展的趋势。

然而，以树脂为基础的纤维增强复合材料，与金属材料比较，有一个显著的特征，是对电绝缘。传统的铝合金具有良好的导电性，其导电率为~3.6×10 ⁷ S/m。碳纤维复合材料是纤维复合材料中导电性最好的，但仍很低。如碳纤维增加的环氧树脂复合材料，其导电性为~1.38×10 ³ S/m。 低的导电性能使得它在飞机机体的应用面临受雷电电击，造成机体破坏的风险，甚至坠机事故。此外，不良导体会使静电聚集，而对电磁波产生干扰，而影响通讯及导航。静电放电而产生的电火花，会引起火灾等一系列安全隐患。这就使得在应用碳纤维复合材料在飞机制造中如何设计机体，增加机体的导电性，成了一个重要的课题。特别是针对雷击风险，在使用碳纤维复合材料，必须设计出能够传导足够大量电流的机体。据估计，FAA认证的商用飞机每年会有两次遭到雷击，在大的雷击事件中，飞机必须有传导200000安培/毫秒以上的能力。如果没有适当的电流传导途径，则会导致机械损伤，材料热分解及电子元件损伤等。此外与雷击相关的如电晕、光流、电流会持续地存在于雷击前后。

在飞行过程中，可导致静电的累计而产生电磁影响，如通讯及导航。 静电可来源于空中颗粒，如雨与雪对机体的撞击（即摩擦生电），或者是液体和燃料的流动。 静电除了对电子装备的影响外，严重时可以产生火花而引起火灾或爆炸隐患。

目前，使用碳纤维复合材料的飞机，通常在复合材料表层加入铜或者铝网来增加导电性，这种技术可以使电流从机体的表面分散电流而不深入机体内部，有效地应对雷电或静电对飞机的损伤及通讯干扰。但铜的密度高达8.96 g/cm³，金属网会使复合材料层重量增加很多，如此会使碳纤维复合材料轻质的优势大打折扣。正是这一原因，金属网在复合材料的使用也仅限于一些关键部位，如易受雷击或易受电磁波干扰的部分。即使如此，机体总体重量大幅增加也在所难免。此外，由于金属网埋入复合材料中，一旦发生损伤，复合材料的整体部件必须加以更换。其修复成本和时间将会巨大。

一种更有效规避雷击和静电影响的方法，就是在机体表面涂上一层导电涂层。由于涂层处于表面，当雷击时，表面涂层可能会受到损伤，而修复时，仅需重新更换涂层而无需更换整体部件。修复的费用和时间都可以大幅降低。

现在商业化的导电镀层通常为银粉或铜粉填充的环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚氨树脂、有机硅树脂、或聚氨酯树脂等涂料。金属粉填充的环氧树脂涂料一般在0.05毫米厚度时可达到约0.1Ω/平方低电阻率。但金属粉的含量需要大于50%体积比，如此一来，涂层的密度会高达约5g/cm³，这会导致飞机总机重量增加很多。从另一方面而言，复合材料的轻量效果会大受影响。此外，高金属粉填充比会导致涂层的粘结性能与机械性能受损。这可能会导致镀层不符合航空飞行的最低规范要求。因此现有的商业化导电涂料并不是非常适用于飞机涂层。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的是提供一种能给出足够高的导电能力，且具有相对低的密度和足够高的粘结力及机械强度的导电涂料，并提供该导电涂料的制备方法。

具体说来，发明人提供如下的技术方案：

首先发明人提供了一种轻质高导电性涂料，由导电微球与高分子粘合剂组成，其中：导电微球与高分子粘结剂的比例为体积比1:2至2:1，优选的范围可以在0.7/1-1/0.7之间，但并不限于所列举的范围；所述的导电微球为经下列步骤而制成的镀银或铜的导电微球，即高分子微球→多胺表面修饰→微球表面载体在催化剂活化→化学镀表面镀金属薄层→滚镀金属厚层。

理想的导电镀层需要给出足够高的导电能力、相对低的密度和足够高的粘结力及机械强度，此类理想的导电涂料一直以来都是从事这方面研究的各国科学家追求的目标。本发明在此给出了制备这种理想导电涂料的方案。首先制作一种均匀的微米大小的高分子微球，微球表面拥有合适的官能团；再对微球表面作进一步处理后，使这种微球成为能够被化学镀的活化基球；活化基球再经过化学镀或/和电滚镀后，被镀上一层合适厚度的铜或银镀层后，即成导电微球——颗粒分布均匀的表面镀铜或银的高分子微球。再将导电微球与环氧树脂、聚丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚氨树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂等高分子树脂，以适当的比例混合后，即可制成轻质高导电性涂料。

一般选用直径为3-10微米的高分子微球作为基球，于基球表面镀覆100～300纳米金属层制成导电微球。举例：高分子基球的密度为1.05 g/cm³，以5微米镀上200纳米铜镀层为例，其镀后的导电微球密度为2.68 g/cm³。当导电微球与树脂以体积比为1:1混合配制成导电涂料后，其涂料的密度为1.85～2.0 g/cm³。以此制作的导电涂料可以达到与铜粉填充的树脂涂料导电性相当，而密度却仅为铜粉填充的树脂涂料的40%左右。所以，本发明的轻质高导电性涂料能最大限度地接近碳纤维增强复合材料（CFRC）的密度，而不会增加应用产品如飞机的额外重量。

作为优选，本发明中的高分子微球为高交联度的共聚高分子，共聚物组成包括由二乙烯苯、苯乙烯、氯甲基苯乙烯、（甲基）丙烯酸酯或马来酸酐单体聚合而成。导电基球为高交联度的共聚高分子组成，交联度大于20%，理想的交联度为50%以上。共聚高分子中含有苄基氯基、苯乙烯基、（甲基）丙乙烯酸基、马来酸酐基等活性官能团。共聚高分子微球的其他单体可以是二乙烯苯、苯乙烯等非活性官能团的单体，微球上的活性基团可以与多胺化合反应而形成多胺修饰的微球，多胺化合物为线性或分支多胺，可以是乙二胺、丙二胺、二乙基三胺、三乙基四胺、四乙基五胺、三（2-氨基乙基）胺及低分子量聚乙烯亚胺（PEI）等，以三胺或三胺以上的多胺化合物更为理想。

作为更优选，本发明中的高分子微球的二乙烯苯含量在20%～90%之间。

作为优选，本发明中的高分子粘结剂包括并不限于环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚氨树脂、有机硅树脂或聚氨酯树脂等。

本发明中的高分子微球镀金属前的颗粒粒径在1微米～10微米，作为优选，颗粒粒径在3微米～8微米，最为优选，选颗粒粒径在4微米～6微米。 粒径分布变异系数小于20%，作为优选，粒径分布变异系数小于10%，最为优选，粒径分布变异系数小于4%。

作为优选，本发明中的镀银或铜的导电微球的镀层厚度为20纳米～500纳米。

本发明还提供了上述的一种轻质高导电性涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1) 制备镀银或铜的导电微球：

(1.1) 多胺表面修饰

高分子微球首先经化学修饰为多胺修饰的球体表面。共聚物组成包括由二乙烯苯、苯乙烯、氯甲基苯乙烯、（甲基）丙烯酸酯、马来酸酐单体聚合而成微球具有能与多胺分子反应的官能团。含有苄基氯基团的微球与多胺反应进行以下反应，反应可以分多步进行，以达成胺基修饰的微球表面，苄基氯可以与反应可以与胺可以与仲胺反应，修饰的密度取决于苄基氯在微球表面的密度。高的胺基密度更有利下一步化学镀金属。

含有苯乙烯基微球，先与浓硫酸作用，然后与过量的多胺烷反应，进行以下一系列多步反应：

由（甲基）丙烯酸酯与非活性官能团单体聚合得到的微球，可经水解将微球表面（甲基）丙烯酸酯基团转化为（甲基）丙烯酸基团，然后与多胺分子反应，形成（甲基）丙烯胺盐。胺盐在经过高温处理后，可以形成更加稳定的（甲基）丙烯酰胺。

马来酸酐官能化微球可与多胺分子直接反应，马来酸酐与多胺分子反应后，经高温处理，则形成稳定的马来酰亚胺，将微球修饰为多胺表面。

在多胺与微球表面的官能团发生反应中，除了（甲基）丙烯酸基团与多胺分子反应是酸碱反应外，其他的为亲核反应，反应的溶剂对反应的速度有关键性的作用。本发明考虑到未修饰前微球相对低极性，溶剂选择有机溶剂或混合有机溶剂，既使微球能够湿润也能促进亲核反应。有机溶剂可以是非质性高偶极矩分子如DMF、DMSO、乙腈，反应在加温回流下进行，以促进反应快速进行，使微球表面覆盖最大量的多胺分子。此外，丙酸胺盐在加热下能形成更加稳定的酰胺键，使后续的金属镀层在微球表面的结合更加牢固。由于微球表面修饰反应在有机溶剂及高温下进行，微球必须要对有机溶剂具有较高的稳定性，否则微球可能被溶解或溶胀，进而彻底破坏微球的形态。对有机溶剂高稳定性的微球，必须要求是足够高的交联度。如交联度高于20%。

多胺修饰的微球必须经能与反应溶剂即DMF、DMSO、乙腈混溶的低沸点溶剂多次洗涤，并采用过滤方法，以除去DMF、DMSO及过量的多胺分子。低沸点溶剂可以是甲醇、乙醇、丙酮等，洗涤干净的微球经真空干燥后，可用于后续的表面活化反应，任何残留的溶剂如DMF、DMSO及未反应的多胺分子分子，都可能造成金属镀层的缺陷。

多胺修饰的微球表面极性会比原微球有极大的改变，微球具有很好的亲水性。微球可以容易地分散在水介质中，这同时表明了微球具有高表面能，使得微球在后续的表面活化与金属镀更加容易。本发明一方面使用高官能团密度的天舒微球产品，另一方面基于微球本身的高交联度，而可进行高温修饰反应。使得微球表面胺基密度达到最高的可能程度。胺基在微球均以共价键的形式结合，稳定牢固。后续得到金属镀层与微球表面粘合力非常强。这给制成导电涂料和导电涂料的施工带来极大的便利，可极大地避免在制成导电涂料和导电涂料的施工中因剪切力使金属镀层与微球剥离等问题，最终为涂层质量提供可靠的保障。

(1.2) 微球表面载体在催化剂活化

微球表面载体催化剂活化。多胺修饰的微球与铂、钯、锡盐作用，并经还原剂将盐还原为铂、钯、锡或混合金属覆载的活化基球。

经多胺修饰的微球通过常用的化学镀表面活化步骤，使微球活化。活化步骤也称之为催化步骤。即将催化剂微粒附着在微球表面，催化剂微粒通常为锡、铂、钯或者他们之间的混合物，如锡/钯。催化剂微粒通常以这些金属的盐为起始发应物，经还原后形成纳米大小的金属微粒，而牢固地附着微球表面。牢固附着的原因就是因为微球表面胺基基团所赋予微球的高极性 (即高表面能) 。此外，催化剂金属离子与胺基团可以产生络合物，大量催化剂金属离子附集在微球表面，在与还原剂作用时，这些金属离子被还原为金属纳米颗粒而原地附集在微球表面。

活化多胺修饰的微球的溶液通常为钯、铂、锡的硫酸盐或者盐酸盐组成，而活化反应在水、质子性有机溶剂如甲醇、乙醇或它们的溶剂中进行，所以活化液也以同样溶剂配剂。鉴于此类盐的低溶解度或易于水解沉淀的特性，活化液通常加入氨水使之成为氨盐络合物，制成在反应所需pH值下稳定的活化液。

活化液与多胺修饰的微球混合后，微球表面的胺作为一种络合剂会参与反应而取代氨盐络合物中的氨，使氨盐络合物结合到微球表面，这种反应有利于催化剂更多地集中到微球表面。活化液与多胺修饰的微球混合后，再加入适当的还原剂，如二甲基胺硼烷（DMAB），在适当的温度下（低于100℃），还原剂可以使金属盐离子如Pd(II)还原为纳米金属钯，而牢固地结合在微球表面。

(1.3) 化学镀金属薄层

所述的镀银或铜的导电微球的镀层厚度为20纳米～500纳米。

附有金属纳米颗粒的微球为活化基球，活化基球可以很好地在水基化学镀液中浸润。活化基球可以用常用的化学镀液作用而产生金属镀，如铜、银、镍、金等金属，在微球上附着的金属纳米颗粒即为后续化学镀的催化剂活化点。 金属镀首先在这些点成核并发展出金属镀层。金属镀层的质量如机械强度、金属镀层与基球的粘合力、表面覆盖度、光洁度等等，与活化基球上的金属纳米颗粒的大小与密度相关。细小而密集分布的金属纳米颗粒，可以产生高质的金属镀层，较大而稀疏分布的金属纳米颗粒，可能导致金属镀层的缺陷，甚至无法得到完整的金属镀层。一般而言，金属纳米颗粒在10纳米以下为佳，以4纳米左右最为适合。而金属纳米颗粒分布密度越密集越好。本发明中采用高官能修饰的起始微球，且高交联度，使其能承受相对剧烈的胺化反应条件，从而能获取高金属纳米颗粒密度的微球。本发明的活化基球具有非常好的亲水性，在进一步的化学镀铜、银等过程中，并不需要添加常规塑料表面化学镀时所需要的湿润剂。湿润剂通常为表面活性剂，易于吸附在微球表面，而影响金属在微球表面的沉积，进而产生镀层缺陷。本发明的微球上镀层非常强地黏合在微球表面，可以形成无缺陷表面镀层。

活化基球可以经普通的化学镀方法，镀覆相对薄的金属镀层即一次镀覆，使微球具备初步的导电性。薄的初始镀层，通常为10-20纳米。化学镀可以在升温的条件下进行，以提高金属沉积速度，化学镀层为铜或银。

(1.4) 化学镀金属厚层或电滚镀金属厚层

化学镀方法也可以一次性获得所需的厚镀层，厚镀层通常为200-500纳米。但化学镀较难控制精确的镀层厚度，对于镀层厚度要求不严格的应用，可采用一次性化学镀。否则可采用电滚镀加厚镀层。

进一步经电化学滚镀方法增加镀层厚度。具有初步导电性能的薄层镀覆微球，可经普通电镀方法加厚导电镀层即二次镀覆。电镀的具体方法采用被镀物件无需固定连接电极的滚镀方法。加厚电镀层通常可达180-500纳米，根据导电性的需求，可以增加或减少镀层厚度。考虑到镀层厚度的改变，会极大地影响导电微球的密度，镀层增加导电性提高，但微球密度也随之明显增加。因此导电性与微球密度必须在参考实用的情况下综合平衡。

镀层的厚度可经过理论计算，从微球的镀后增重得出。而微球的增重可以从电镀时间与电流强度预估，也可最终称重而得。 以5微米微球为例，镀前微球密度为1.05g/cm³，首次化学镀20纳米铜后，密度增至1.237 g/cm³。 二次电镀后，微球镀铜层若增加至200纳米，微球的密度则增至2.68 g/cm³。若将一公斤5微米的微球，首次镀铜且增厚20纳米，则微球总重量增加至1.21kg。经二次镀铜且增厚200纳米，则微球总重量增至3.22Kg。反之，根据微球增重而预估镀层的厚度，从而决定电镀时间。

下表为一公斤5微米的微球经两次镀铜及银的重量与微球粒径关系：

(2)制备轻质高导电性涂料：

在本发明中，导电微球与高分子粘结剂混合制成轻质导电涂料，导电微球与高分子粘结剂的比例是导电涂料关键指标，导电微球比例太低会造成导电涂料导电性剧烈下降，甚至不导电。而导电微球的比例太高，则导电涂层的比重太高，而造成导电涂料应用于需要轻量化车辆或飞行器的效果大打折扣。此外，过高导电微球比例也会造成涂层机械强度受损，导电微球与粘结剂的比例在体积比约为1:1的情况下，导电涂料的导电性、密度及涂层的机械性能较为平衡。其中，性能要求不同的应用，其比例可以进行选择，而比较适用的范围可以在0.7/1-1/0.7之间。以环氧树脂与5微米/0.2微米铜镀层为例，下表为涂料密度与导电涂层的表面导电性关系。

其中表面导电性的数值从碳纤维/环氧树脂复合材料涂覆厚度为0.05毫米导电镀层测得。

本发明还提供了上述的轻质高导电性涂料在非导电的纤维复合材料的导电镀层上的应用。可使应用产品免受雷击或电磁波的干扰。

作为优选，本发明中，所述的轻质导电性涂料用于飞机、高速火车、无人机、风力发电机叶片或汽车上的复合材料的涂层。

与现有技术相比，本发明优势是：

1、本发明最大限度地接近碳纤维增强复合材料（CFRC）的密度，而不会增加飞机的额外重量；而表面电阻率性则低达0.01 Ω/平方，导电性不低于铜粉填料的导电涂料。

2、与普通导电涂料相比，涂层机械强度高。适合于对涂层强度及耐久性严格的应用场所，如飞机机翼、高速火车、风力发电叶片等。因普通导电涂料通常会有约50%体积比的导电填料（如银粉、铜粉），由于填料微粒形状不规则且比重高，容易聚集且相互贴合而导致粘结剂无法混入微粒之间，使颗粒四周不能充分接触粘结剂，从导致粘结层内强度降低。因此只能以减少导电填料、放弃一定的导电性能来保证强度。本发明的高强度、高均一颗粒的导电微球，即使在高配比的情况下，也不会因相互挤压而变形。因其均一和球型特征，从而保证微球间总能充斥足够的粘结剂而维持强的粘结层强度。且配比越高其粘结层强度不减低。

3、本发明提供的轻质高导性涂料，是用作非导电的纤维复合材料的导电镀层，该导电涂料可用于由复合材料制造的飞机、高速火车、无人机、风力发电机叶片、汽车上的复合材料的表面涂层，以防雷击和消除静电对电磁波的干扰。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当指出，以下实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案不限于下述实施例，还可以有许多变形。凡是从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

（1）多胺表面修饰

以25%氯甲基苯乙烯与75%二乙烯苯共聚的5微米微球为起始微球（微球为台州天舒新材料科技有限公司提供的TS005CI微球，微球粒径分布变异系数为2.8%）。

将20g的TS005CL和2.5g的三（2-氨基乙基）胺加入到含250ml的DMF的500ml圆底烧瓶中。在电磁搅拌下，将溶液加热至105℃，反应持续5小时。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。经真空100℃干燥两小时，得多胺修饰的微球。微球经红外光谱分析，微球表面苄基氯基团被完全转化为胺基基团。

(2) 微球表面载体在催化剂活化

将20g由上述多胺表面修饰反应得到的多胺修饰后的TS005CL微球加入到含1000ml蒸馏水的5000ml圆底烧瓶中。在电磁搅拌下，将溶液加热至60℃，加入1000ml 0.05% (NH)₂PdCl₄溶液。 反应持续30分钟。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。

将上述载钯盐的微球加入含1000ml蒸馏水的5000ml圆底烧瓶中。在电磁搅拌下，将溶液加热至60℃，加入2000ml 10%的二甲基胺硼烷（DMAB），反应持续20分钟。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。得钯活化微球。

(3) 化学镀表面镀铜薄层

将20g 由上述反应得到的钯活化微球微球加入到含1000ml薄镀化学镀铜液的5000ml圆底烧瓶中。在电磁搅拌下，将溶液加热至50℃。反应持续40分钟。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。得24g薄层镀铜微球，铜镀层约20 纳米。

薄镀化学镀铜液组成为: 4 g硫酸铜、25 g酒石酸钠、10g甲醛和0.1 g硫脲，pH值为12。

(4) 滚镀金属厚层

将按上述薄镀方法所得的500 g薄镀铜微球加入到四升小型滚镀装置，转速为20/分钟，100安倍电流，电解9小时。得1.5 k g厚层镀铜微球。铜镀层约190 纳米。镀铜液为市售普通电镀液。

(5) 制备轻质高导电性涂料

将上述制备的导电微球与环氧树脂按照0.8：1体积比例混合，制成轻质导电涂料。制备方法采用本领域通用方法，不再赘述。

经检测，碳纤维/环氧树脂复合材料涂覆厚度为0.05毫米导电镀层，表面导电性（Ω/平方）为0.15，涂料密度（g/cm³）为1.86。

实施例2

其他步骤同实施例1，不同在于：

（1）多胺表面修饰

以65%的二乙烯苯聚合的4.5微米微球为起始微球（编号为TS0045-Y微球为台州天舒新材料科技有限公司提供，微球的粒径分布变异系数为3.0%）。

将50g TS0045-Y微球加入含500乙腈1000ml圆底烧瓶中，慢慢滴加3ml 98%的浓硫酸，室温下电磁搅拌5小时。再慢慢滴加10ml分子量为800的无水聚乙烯亚胺（PEI）。 滴加完毕后，慢慢升温至乙腈回流。持续反应三小时。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。经真空100℃干燥两小时，得多胺修饰的微球。微球经红外光谱分析，微球表面苯乙烯基基团被完全转化为胺基基团。

(3) 化学镀表面镀铜薄层及厚层镀铜

将20g 钯活化微球微球加入到含1000ml厚镀化学镀铜液的5000ml圆底烧瓶中。在电磁搅拌下，将溶液加热至50℃。反应持续5小时。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。得64 g厚层镀铜微球，铜镀层约200 纳米。

厚镀化学镀铜液组成为: 100 g 硫酸铜、480 g酒石酸钠、200 g甲醛和2.0 g 硫脲，pH值为12。

(5) 制备轻质高导电性涂料

将上述制备的导电微球与环氧树脂按照1.1 : 1体积比例混合，制成轻质导电涂料。制备方法采用本领域通用方法，不再赘述。

经检测，碳纤维/环氧树脂复合材料涂覆厚度为0.05毫米导电镀层，表面导电性（Ω/平方）为0.008，涂料密度（g/cm³）为2.05。

实施例3

其他步骤同实施例1，不同在于：

（1）多胺表面修饰

以25%马来酸酐与75%二乙烯苯共聚的3.05微米微球为起始微球（编号为TS00305-AN微球为台州天舒新材料科技有限公司提供，微球的粒径分布变异系数为5.5%）。

将50g TS00305-AN微球加入含500乙腈1000ml圆底烧瓶中，慢慢滴加5 g的三乙基四胺，慢慢升温至乙腈回流。持续反应三小时。冷却后过滤，用去离子水彻底清洗。经真空100℃干燥两小时。再在氮气条件下，加温至205℃两小时。得多胺修饰的微球。微球经红外光谱分析，微球表面马来酸酐基基团被完全转化为胺基基团及马来酰胺。

(5) 制备轻质高导电性涂料

将上述制备的导电微球与环氧树脂按照0.9：1体积比例混合，制成轻质导电涂料。制备方法采用本领域通用方法，不再赘述。

经检测，碳纤维/环氧树脂复合材料涂覆厚度为0.05毫米导电镀层，表面导电性（Ω/平方）为0.045，涂料密度（g/cm³）为1.98。

Claims (8)

1.一种轻质高导电性涂料，由导电微球与高分子粘合剂组成，其特征在于：导电微球与高分子粘结剂的比例为体积比1:2至2:1；所述的导电微球为经下列步骤而制成的镀银或铜的导电微球，即高分子微球→多胺表面修饰→微球表面载体在催化剂活化→化学镀表面镀金属薄层→滚镀金属厚层。

2.如权利要求1所述的一种轻质高导电性涂料，其特征在于，所述的高分子微球为高交联度的共聚高分子，交联度大于20%，共聚物组成包括由二乙烯苯、苯乙烯、氯甲基苯乙烯、（甲基）丙烯酸酯或马来酸酐单体聚合而成。

3.如权利要求1所述的一种轻质高导电性涂料，其特征在于，所述的高分子粘结剂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酰亚氨树脂、有机硅树脂或聚氨酯树脂。

4.如权利要求1所述的一种轻质高导电性涂料，其特征在于，所述的高分子微球镀金属前的颗粒粒径在1微米～10微米，粒径分布变异系数在1%～20%之间。

5.如权利要求1所述的一种轻质高导电性涂料，其特征在于，所述的镀银或铜的导电微球的镀层厚度为20纳米～500纳米。

6.如权利要求1所述的一种轻质高导电性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 制备镀银或铜的导电微球：

(1.1) 多胺表面修饰，具有能与多胺分子反应的官能团的聚合物微球与多胺反应，以达成胺基修饰微球表面，多胺分子来自乙二胺、丙二胺、二乙基三胺、三乙基四胺、四乙基五胺、三（2-氨基乙基）胺及低分子量聚乙烯亚胺（PEI），

(1.2) 微球表面载体催化剂活化，多胺修饰的微球与铂、钯、锡盐作用，并经还原剂将盐还原为铂、钯、锡或混合金属覆载的活化基球，

(1.3) 化学镀表面镀金属薄层，所述的镀银或铜的导电微球的初始镀层厚度为10纳米～20纳米，

(1.4) 化学镀金属厚层或电滚镀金属厚层，所述的镀银或铜的导电微球的镀层厚度为200纳米～500纳米，

(2) 制备轻质高导电性涂料，导电微球与高分子粘结剂混合制成轻质导电涂料，导电微球与高分子粘结剂的比例为体积比1:2至2:1。

7.一种如权利要求1所述的轻质高导电性涂料在非导电的纤维复合材料的导电镀层上的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的轻质导电性涂料用于飞机、高速火车、无人机、风力发电机叶片或汽车上的复合材料的涂层。