防静电涂料中导电填料的应用

表 # $% 粉、&’ 粉的电阻率
类
型
56 粉
34 粉
源自文库
电阻率 B $·D.
+ +(/ E +! 0 ’
+ +"F E +! 0 ’
但铜粉有一个致命弱点：铜在空气中易氧化，表面 形成 56/C 和 56C 不导电的薄膜，使铜的导电性迅速 下降，甚至不导电。为防止铜粉的氧化以及保持稳定的 导电性能，常对铜粉进行表面处理：%添加还原剂，如 对苯二酚；&用胺类化合物作为络合剂进行表面保护； ’使用银铜梯度粉。据报道，通过铜粉的选用、制备和 处理，制得新涂料具有稳定的导电及防静电性能 * ’ , 。
表 " 芳胺固化无溶剂环氧涂料配方
原
料
加量 ! "
甲
环氧树脂 #$%$
&%
邻苯二甲酸二丁酯
’
钛白粉
(%
组
重晶石粉
&%
滑石粉
&
分
灯黑 ) 松烟 *
$
乙组分 芳胺固化剂
$#
注：现用现配。
配方中芳胺固化剂的配比为： 间苯二胺 ! +, + - 二氨基二苯甲烷 ! 苯乙烯苯酚 ) 促进剂 * . +/ ’ ! 0/ ( ! ’/ %。 将以上三者加热 1% 2 溶融均匀。 苯乙烯苯酚促进剂的配比为： 苯酚 ! 苯乙烯 ! 苯 ) 溶剂 * ! 对甲苯磺酸 ) 催化剂 * . 0%/ $ ! +$/ 0 ! 00/ 0 ! %/ $。 制备方法：升温 3& 4 $%% 2 回流 ( 4 0 5, 苯乙烯加 成至苯酚上，生成苯乙烯醛酚，冷却至 &% 2 加入 $0/ # " 碳酸氢钠以中和磺酸，过滤，常压蒸除苯，再减压蒸 馏 ) $1& 4 $’% 2 ! + %%% 67 * , 得棕色黏稠液体。 #$ " 无溶剂型环氧不饱和聚酯涂料 不饱和聚酯涂料的缺点是附着力差、涂膜脆、收缩 率大；环氧树脂涂料附着力好、收缩率小。两者改性后 具有两者的共性：耐酸碱、耐油、耐水、附着力好、柔韧、 漆膜坚硬、光亮、丰满、抗冲、抗磨，使用温度 ’% 4 $%% 2 ，常温固化无溶剂挥发，漆膜无针孔，抗腐蚀介质渗 透性强。可作防腐蚀涂料、玻璃钢、胶泥使用。 #$ & 高性能无溶剂型防腐蚀涂料 环氧树脂和二甲苯不饱和聚酯树脂改性为成膜 物，云母鳞片、活性稀释剂、颜料、填料、助剂等复配研 磨而成。涂料具有突出的耐蚀性和物理机械性能，固 体含量高，施工中避免了挥发造成的资源浪费和环境 污染。 #$ ’ &!(无溶剂环氧油舱防腐蚀涂料 组成：由相对分子质量低的液态环氧树脂、防锈颜 料、胺类固化剂等配制而成。 性能与用途：常温固化成膜，具有良好的耐油、耐 水、耐油水交替性能，无溶剂挥发，无污染。
石 天然石黑 墨 人造石墨
随产地而变化，难粉碎 导电性随生产方法而异
碳系填料具有优越的耐候性和耐化学品性，成本 低，来源丰富，如用量得当，对涂料的物理性能影响不 大，故碳系导电填料在防静电涂料中应用最为广泛。 如李公权等 "#$ 研制的油灌抗静电耐油防腐涂料，选取 莱西石墨作为主要导电填料，与辅助导电填料配合实 现防静电功能，又如王贵森等 "%$ 研制的 &’( 阻燃导静 电耐温防腐蚀涂料选用球形碳系导电微粒，使涂料面 电阻率小于 )*’ !·+,，达到了中国石油化工科学研 究院编制的《液体石油产品静电安全规程国家标准》要 求。在制备防静电涂料时常将石墨与炭黑混合使用， 或将性能不同的炭黑混合使用，以满足不同的使用要 求。例如一种用于浅色防静电涂料的碳纤维是一种复 合型导电填料，纤维的内心是中空的或定向性差的碳 原子，外层是定向排列的石墨 "’$。据报道，有人成功地 开发出一种炭黑和炭纤维紧密结合的复合炭黑，其电 阻率为 *- ). / *- *0 !·+,，其导电性是普通炭黑的 ! / )* 倍。由于炭黑粒子间具有较强的凝聚力，它和其 他物质（如有机高分子、水以及有机溶剂等）的亲和力 较弱，所以在通常的情况下很难均匀混合和分散。为 了解决这一问题，人们探讨了许多方法，如将炭黑表面 用各种表面活性剂或树脂加以被复提高炭黑和基料的 亲和力，以求炭黑均匀的混合和分散。近年来，使用适 当聚合性单体，在有炭黑的情况下进行聚合，制成炭黑 接技聚合物，这大大改善了炭黑的亲水性或亲油性， 如吴璧耀等 ")* $ 研究的丙烯腈在炭黑表面接技聚合，使 炭黑粒子聚集体分散为更细小的原生粒子，从而使其 在有机溶剂（123）中具有良好的分散稳定性。刘长生 等 ")) $ 研究的苯乙烯在炭黑表面的阴离子接技聚合，使 炭黑分散稳定性能良好。
物 ! (，+，# - 三（甲氨基）苯酚 . $&/ 0 ! $/ & ) 质量比 * 。
性能与用途：无溶剂、低毒、气味小、安全，在 % 4
$& 2 固化，具有较好的耐油、耐水性能。一道漆膜厚度
可达 $%% !: 以上。适用于地下洞库、金属油罐内壁防
" . $ 闫洪 - 金属功能材料 - )’’#@（)）：# S 下转第 00 页 T
万!"方数据
#$ % 芳胺固化无溶剂环氧漆 芳胺固化无溶剂环氧漆是双组分涂料，常温固
化。可用作地坪防腐涂料或储罐、储槽防腐涂料。此涂 料不仅耐磨耐水、耐化学药品，而且还具有突出的优 点，该环氧漆与芳胺固化剂混合后反应热不明显，对施 工有利。配方见表 #。
# 引言
随着高分子材料广泛应用于工业生产及日常生活 的各个领域，其静电危害也越来越受到人们的重视。 由于防静电涂料较其他材料有成本低、设备简单、施工 方便等优点而得到广泛应用。
在防静电涂料中，目前实际应用的多为添加型防 静电涂料，它是利用导电填料来实现防静电的，其防静 电机理十分复杂，目前比较一致的意见认为是导电填 料相互接触形成连续网链，载流子可在网链上运动，从 而使涂层防静电 *+,。在涂料固化前，树脂和溶剂中的导 电填料彼此孤立，互不连接，处于绝缘状态。固化干燥 后，基体树脂与填料混合固化，导电填料相互接触连接 成为网链结构，从而产生导电性，它是通过自由电子沿 外加电场方向移动形成电流。有的学说认为除了导电 粒子的直接接触外，由于热振动引起，依靠电子在导电 粒子间的迁移造成的电子通道，或由于导电粒子间的 高强度电场，产生电流发射。当导电粒子间的距离达到 + -. 以下时引起的电荷转移就会急剧增加*/,。可见导 电填料在防静电涂料中起了重要的作用，本文着重讨 论 $ 类导电填料，即金属系填料、碳系填料、金属氧化 物系填料以及复合填料等。
! 金属系填料
金属系填料主要是银、镍和铜等，其中银粉的化学 稳定性好，导电性高。早在 /! 世纪 "! 年代，日本开始 生产以银系为主的防静电涂料，银粉的形状可以是球 状、片状、枝状、针状、扁平状等，其中片状比球状的接 触面要大得多，因而显示出更好的导电性能。在同一 配比的情况下，球形银粉电阻率数量级为 +! 0 /，而鳞 片状的为 +! 0 $。导电性与粒径有关，粒径越小，导电性 越高，极细的超微银粒子（直径从 + #. 以下到数 #.） 构成的导电涂料，电阻值只有 +! 0 # $，但要注意片状
$ 金属氧化物填料
金属氧化物导电填料主要有氧化锡、氧化锌、氧化
钛等。应该指出，纯的氧化锡等是绝缘体，只有当它们 的组成偏离了化学比以及产生晶格缺陷和进行掺杂时 才能成为半导体。用非涂布的方法，如物理气相沉积 （451）法、溅射法、离子喷镀法制成的掺杂 .6 / )*6 的 锡的透明铟锡氧化膜电阻率可达 )* 70 / )* 7(!·+,")! $。 由于金属氧化物导电填料的密度较小，在空气中稳定 性好并可制备透明涂层等优点，故被广泛应用于防静 电涂料中。国外在 !* 世纪 ’* 年代研制出以金属氧化 物（如 89:!、;<:!、8=!:0）为抗静电填料的浅色、白色抗 静电涂料 " )0 $ 。
导电填料对防静电涂料的发展起着重要的作用， 填料的选择对防静电涂料的设计、制备至关重要。今 后防静电涂料研究的主要方向是开发具有一定的导电 功能且成本低的新型导电填料。如在铜粉、镍粉、玻璃 微珠的表面镀银，或将基体树脂与炭黑以化学法接枝， 以改善炭黑的分散性等。
参考文献
" ) $ 王兴彬 - 涂料与涂装技术 - 北京：国防工业出版社，)’’( " ! $ D- E- 8<,,F9G- D- HIIJ- 4KLG-@ )’M0@ 0(N )#’0 " 0 $ 谭富彬，赵玲@ 刘林 - 贵金属@ )’’’，!*（!）：)* " ( $ 4JOGP<+G ;Q+K9FJFRL@ )’%M@ S # T N ’)
防静电涂料中 导 电 填 料 的应用
王晓丽! 杜仕国! 王胜岩"
（!军械工程学院三系，石家庄 !"!!!#；"建工集团，石家庄 !"!!!#）
摘 要 讨论了在防静电涂料中金属系填料、碳系填料、金属氧化物填料、复合填料 $ 类导电填料的特性、应 用及开发状况。
关键词 防静电涂料 金属系导电填料 碳系导电填料 金属氧化物导电填料 复合导电填料 分类号 %&’#( %&’#!) $
% 复合填料
为了降低导电填料成本，提高导电性能，常采用复 合导电填料。复合导电填料按形状可分为复合粉和复 合纤维。
按国际标准组织（>8:0!.!）的定义，复合粉末是每 一颗粒子都由两种或多种不同材料组成的粉末，并且 其粒度必须大到（通常大于 *- . ",）足以显示出各自 的宏观性质。金属包覆型复合粉是金属镀（涂）覆在每 个芯核颗粒上形成的复合粉末，它兼有镀层金属和芯 核的优良性能。根据芯核物质的不同，金属包覆型复 合粉大体上分为 0 种类型：金属 7 金属、金属 7 非金 属、金属 7 陶瓷。如玻璃珠、铜粉和云母粉外包覆银粉 以及炭黑外包覆镍粉等，此外，也有金属氧化物为外 壳，硅或硅化合物、;<:! 等为内壳的复合导电粉，如夏 华等制得的在 ?9: 表面包覆一层经掺杂 8= 的 89:! 浅 色导电填料，其导电性好@ 具有较好的应用前景 。 ")( $
银粉的厚度问题，据报道，用化学方法直接制备的片状 银粉太薄，厚度仅为几纳米到几十纳米，与树脂匹配， 在受热固化过程中易变形，形成颗粒并变粗，目前使用 的片状银粉是用机械加工获得的 *#,。由于银粉的价格 较昂贵，它所制得的防静电涂料往往用在较特殊的地 方。为了降低防静电涂料的价格，往往在银粉中掺合其 他金属粉末，例如：12 0 34、56 0 34 等，它们可以任意 比例组成节银复合型导电填料并且导电性能稳定，或 把银粉镀在铜、铝、锡粉的外层，而导电率与纯银相当， 如 7899:;< 公司（7=;<2>>=-? 1) @) ）研制的银涂覆的铜和 铝粉，具有高的导电率 *$,。
万方数据
!"
! 碳系填料
碳系填料主要包括炭黑和石墨，按形状来划分，主
要有粉体和纤维两大类，其种类与特性如表 ! 所列。
表 # 碳系导电填料的种类与特性
品
种
主
要
特
点
炭 乙炔黑 油炉黑
纯度高，分散性良好 导电性好
热裂黑 黑 槽黑
导电性差，成本低 导电性差
聚丙烯腈类 碳纤维 沥青类
导电性好，成本高，加工困难 比聚丙烯腈类导电性差，成本低
#$ ) 白色无溶剂环氧漆
由低分子环氧树脂与颜料研磨制成的色浆，再加
醚胺加成物来固化，其组成为：环氧树脂色浆 $%% 份、
醚胺加成物固化剂 0% 份、催化剂 (1 份。一般温度不用
催化剂，低温施工时需加用。
油罐用无溶剂环氧防腐涂料典型配方：
组分一：环氧树脂 8 - #$% ! 异辛基缩水甘油醚 .
#+/ %% ! $3/ (% ) 质量比 * 。 组分二：乙基三胺与丁基缩水甘油醚（$ 9 $）加成
复合纤维有多种，如尼龙、玻璃丝、碳纤维镀覆金 属或金属氧化物等。如：将聚丙烯腈纤维镀覆 AB、C<， 将 C< 镀于 AB 的外部，可以保持内部铜层不被氧化，保 护稳定的导电性。又如采用化学镀方法在玻璃纤维上 沉积金属镀层、制得镀金属的导电玻璃纤维，用作防静 电涂料的复合填料 " ). $ 。
& 结语
镍粉价格适中，稳定性介于银粉与铜粉之间，在大 气中不易生锈，能够抵抗苛性碱的腐蚀，且具有好的导 电性，故在 /! 世纪 A! 年代，日本开发出镍系防静电涂 料。镍常与银制得节银复合型导电填料，还与铝、硼等 制成合金粉作为导电填料，从而使防静电涂料具有耐 老化、耐湿等优点 *" ,。
铜粉具有较好的导电性，如表 + 所列，其体积电阻 率与银相近，且价格仅是银价格的 + B /!，作为导电填 料越来越受到人们的重视。