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几种浅色复合导电粉性能比较

Lily 2020-08-20导电粉人已围观

简介对聚合物进行结构改性,引入极性化和离子化基团,提高导电性;(2)添加抗静电剂,提高高分子材料的极性或吸湿性;(3)添加导电性填料。近几年,导电云母粉的生产和应用在国内发展迅速。该类导静电填料色浅,容易调色,可制备浅色导静电涂料,并且制备的涂料导静电性能持久稳定,屏蔽效果好,防腐性能优。因此,用导电云母粉制备的涂料被广泛地用作导静电地坪涂料和油罐内壁导静电防腐涂料

几种浅色复合 导电粉 性能比较
李运德,谭震峰(北京航空材料研究院,100095)
宋广成(石油罐导静电涂料检测规范国家标准管理组,北京100083)

1 前 言
高分子材料的带电,主要是由于高分子材料的高表面电阻造成的静电荷积累所致。各应用领域所产生的静电荷积累现象,给高分子材料的应用带来很大的危害,轻则沾污浮尘,降低制品的表观性能和使用价值,重则由于静电放电严重干扰仪器、仪表正常运行的精确性和灵敏度,甚至会引起某些可燃物体的燃烧和爆炸,后果不堪设想。
制备导静电涂料有三种方法:(1)对聚合物进行结构改性,引入极性化和离子化基团,提高导电性;(2)添加抗静电剂,提高高分子材料的极性或吸湿性;(3)添加导电性填料。近几年,导电云母粉的生产和应用在国内发展迅速。该类导静电填料色浅,容易调色,可制备浅色导静电涂料,并且制备的涂料导静电性能持久稳定,屏蔽效果好,防腐性能优。因此,用导电云母粉制备的涂料被广泛地用作导静电地坪涂料和油罐内壁导静电防腐涂料。

2 实验部分
2.1 主要原材料
环氧树脂,钛白粉R215,导电云母粉A、B、C,导电钛白粉D,导电硫酸钡E。
2.2 涂料制备
将环氧树脂溶解于溶剂中,然后加入填料、助剂并搅拌均匀,经砂磨机研磨至细度≤ 30 μ m,加入导电填料,搅拌均匀,即得主剂。固化剂采用聚酰胺固化剂。
2.3 性能测试
将主剂和固化剂按照当量比混合,搅拌均匀,并加入适当稀释剂调整到施工粘度,熟化0.5h后制备漆膜。表面电阻率的测定按照GB/T 16906-1997 进行;细度测定按照GB 1724-979 进行。

3 结果与讨论
3.1 漆膜导静电性能比较
在研磨好的环氧白色色浆中,加入不同质量分数的导静电填料,制备漆膜并比较漆膜的表面电阻率见表1。

在室温下,涂层电阻率与导电填料添加量之间存在如下规律:当导电填料的用量小于某一值时,涂层的电阻值接近于纯聚合物的电阻值,而且电阻率随填料含量的增加变化很小;当导电填料的添加量增加到某一值时,漆膜表面电阻率发生突变性下降,当导电填料用量继续增加时,电阻率随导电填料填充量增加缓慢下降。漆膜突变性下降时的点称为渗流临界值。达到渗流临界值时5种导静电填料的添加量(质量分数,%)分别为:A,30~32;B,35~40;C,32~35;D,70;E,60~70。导电云母粉的导静电性能差别不大,A品种的导静电性能最好,用导电云母粉制备的漆膜导静电性能与云母粉自身的比重、粒径分布、导电金属氧化物的种类和沉积量有关。导静电性能达到相同数量级时,导电硫酸钡和导电钛白粉的添加量明显大于导电云母粉,主要原因为硫酸钡和钛白粉的比重大于云母粉,为了使导电粒子彼此靠近形成导电通路,添加量要大得多;导电云母粉为片状结构,接触面积大,比导电硫酸钡和钛白粉更容易形成导电通路。
3.2 导电粉分散性能比较
导电粉的分散性对漆膜的防腐性能有重要影响,分散性好的填料,漆膜的防腐性能优。并且导电粉的分散性对漆膜的导电性及导电稳定性产生影响。用水为分散介质,通过BT-9300 激光粒度分布仪测定导电粉的颗粒分布情况见表2。

从表2 中可以看出,在环氧涂料中,A、B、C 比D、E 具有更好的分散性。D、E 原始粒径较小,比表面积大,高的表面能导致颜料粒子的团聚,在油漆中不易分散。D 和E 相比,D 的粒径更小,比表面积更大,分散更困难。A、B、C 相比,A、C 原始粒径相近,B 粒径较小,A、B 粒径分布比C 粒径分布稍宽,A、B、C 在环氧涂料中均呈现出较好的分散性。
3.3 导电粉的白度比较
导电填料白度对制备浅色导静电涂料至关重要。用作油罐内壁的导静电涂料,白色或近白色容易检查油罐内壁的缺陷。因而在追求导电粉导电性能的同时,也希望导电粉的白度高、遮盖力和着色力弱,以便于制备浅色涂料。不同种类的导电粉呈现不同的白度和色相见表3。A、C 导电粉呈现灰绿色,B、D、E 呈现灰色,这说明A、C品种沉积的导电金属氧化物相同和工艺相近,B、D、E 沉积材料和工艺相近。与D 、E 相比,A 、B 、C 的白度和粉体电阻相近。C 品种和A 品种相比白度低,但导电性能相应下降。D 品种与E 品种相比,D 品种白度高但导电性能差。这说明导电粉的导电性能和白度与沉积金属氧化物的含量密切相关,当导电粉含量低时,导电粉白度高,但导静电性能一般相应下降。

3.4 漆膜导静电性能稳定性比较
在油品中导静电性能的持久稳定性是重要的性能指标。制备系列样板,在常温下放置2 d,并在50℃的干燥箱中放置2d,在常温下放置1d,测定初期导静电性能。这样养护样板的目的主要是为了让漆膜微观结构稳定,避免后期放置过程中漆膜微观结构的变化影响导静电性能。将养护好的样板分别放置在3#喷气燃料油、120#汽油、水、(1%H2SO4+ 1%NaCl)介质中,并在50℃的干燥箱中放置45d,取出样板常温下放置1d,测试表面电阻率。用所有导电粉调漆制备的试板在3#喷气燃料油、120#汽油、水介质中均呈现出稳定的导静电性能,浸泡前后表面电阻率变化很小。但是,在(1%H2SO4 + 1%NaCl)介质条件下,所有漆膜导静电性能均有下降,表面电阻率提高(2~3)个数量级。导电性能下降的原因主要是酸性条件下,导电金属氧化物和环氧树脂受到结构性破坏引起的。(1 %H 2SO 4 + 1 %NaCl)介质条件是为了模拟原油罐底的腐蚀环境条件,因此,这些导电金属氧化物复合填料制备的涂料用于原油罐底的腐蚀环境是不适宜的。

4 结 论
通过比较几种复合导电粉的导静电性能、分散性、白度以及导静电性能的稳定性,导电云母粉呈现出较好的综合性能。不同导电云母粉在载体云母粉、导电金属氧化物的种类和沉积量上存在差异,从而导致在导静电性能、分散性和白度上表现出差异。
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