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浅色导电粉末的研究与应用
来源:杨生枝 | 发布时间:2019-8-30 | 浏览次数:

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文/杨生枝,欧海艇
张家港市华辰塑粉有限公司
 
摘要:粉末涂层的带电,主要是由于涂层的表面电阻过大造成的静电荷积累所致。应用领域所产生的静电荷积累现象,给涂层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,成为刻不容缓的地步。
 
1 前言
 
    长期以来,高分子聚合物是作为绝缘体在电器及电子工业中得到广泛应用。但在聚合物中掺入导电微粉后,它就可变得具有导电性,这种导电性不是聚合物本身固有的特性,其导电性是靠导电性微粒来实现的。应用在医院手术室,生产装配运输场地,大型档案室,计算机房等。由于一些主客观的因素,会产生一些静电,大量静电积聚,会造成事故,如火灾等。这些产品涂层表面既要有美观保护功能,还要有特殊的导电泄电功能。
 
    粉末涂料的导电主要有两种方法:掺合型和本征型,掺合型是树脂本身并无导电性,在其中掺入导电填料而形成的具有导电性,它的导电性依靠掺入的导电微粒来实现的,导电微粒提供自由电子载流子,从而导电,故称掺合型。本征型是本身基料具有一定的导电性,但应用存在很大缺陷,主要是导电聚合物的合成,施工还存在很多困难,技术性很繁杂,成本高,故目前应用受限,本文主要讨论掺合型导电粉末涂料。
 
    掺合原理,在涂料中掺入导电粉末,它包括金属粉末,非金属粉末和金属氧化物。金属粉末有:金,银,铂,镍,锌和铝等。非金属粉末有:石墨,结晶形及无定形碳黑,乙炔黑等。还有一些金属氧化物,如氧化锌,氧化锑等。导电型粉末可应用各个行业。
 
    目前粉末涂料中的导电粉末应用已经比较成熟,应用的泛围也比较广泛,一般制粉厂家深色或纯黑色粉末基本可以做到电阻值104、109Ω,这样的电阻值,应用价值完全可以满足客户的需求,深色或纯黑色导电粉主要是掺合型体系,导电主体介质为导电碳黑,一般添加量为2%以上,导电碳黑为黑色低电阻炭黑,一般只能做一些深色产品,无法应用于浅色产品,或白色产品,能做浅色导电粉末的目前市场比较少,要想得到浅色或白色体系导电粉末目前比较困难,应用的也不多。应用于导电材料也是凤毛磷角,能生产导电粉末的企业也是不多,市场上的导电硫酸钡,导电钛白粉,虽然有一定的导电性,但一般也只能做到107Ω以内,且售价不菲,难以被市场接受,本文暂不作研讨。我公司一直致力于特殊粉末的开发与应用,为此投入大量的人力物力,经过不懈的努力,终于研至出浅色彩色等导电粉末,并在该领域取一定建树。

 
2 实验部分

2.1 主要原材料
 
    聚酯树脂;环氧树脂;TGIC;填料;钛白粉;粉末助剂(流平剂,光亮剂,安息香,消光剂等)
 
2.2 实验仪器

    双螺杆挤出机;ACM磨机;静电喷枪;烘箱;A4图纸大小0.5mm的马口铁板;重锤表面测试仪等。

2.3 粉末测试样板的制备

    按照配方设计(表1,2),称取不同的聚酯树脂,TGIC,环氧树脂,固化剂,其他助剂,导电助剂,云母粉等,经过挤出机的挤出,粉碎研磨,再进行喷涂在马口铁板上。进行数据测量,测量采用重锤表面测试仪进行3次取平均值(在一定的湿度温下52.4%RH 20.4℃)。电阻值的测定按照GB/T 16906·1997。
 
 

 
 
3 结果与讨论
 
    从表1表2的数据可以看出,导电电阻大小主要取决于导电助剂的使用量及其导电性,其他材料在配方中的使用会间接影响导电性,市售应用于浅色体系导电粉末为的助剂,大多数为以湿法白云母为基质,采用纳米技术,通过表面处理、半导体掺杂处理,使其基质表面形成导电性氧化层,从而制得一类新型电子导电功能性半导体颜(填)料。形成的导电云母粉呈鳞片状,其外观一般呈灰白色或浅灰色粉末,具有色浅、易分散、比重小、耐热、化学稳定性高、耐腐蚀、阻燃、透波性好、导电性好、价格低等特点。与彩色颜料共用可提高光泽而不影响其颜色,与其它颜料配合使用可制成各种浅色、彩色、近白色的永久性导电、防静电涂料。用于涂料中可增加漆膜的弹性,它在涂层中的水平排列可阻止紫外线的辐射而保护漆膜,防止龟裂,防止水份穿透。能提高漆膜的机械强度、抗粉化性、耐温性、防火性、防水性、抗冲击性和耐久性等。在防静电油罐中尤为适用。

    数据中还可分析出,不同体系不同花纹不同填料助剂添加量大小等均对导电数据产生很大变化,为什么会产生差异,笔者认为,体系的不同产生差异不难理解,因不同的基料树脂电阻值大小不一环氧树脂的电阻值在粉末体系中最高,故绝缘粉首选环氧体系,因而导电粉不应选用环氧体系。同样桔纹粉末,不同桔纹剂添加量,会产生不同花纹效果,不同花纹效果的产生,其表面凹凸不平与测量工具接触点面多少差异产生数据的不同,花纹立体感强的接触面相比立体感平的数据会明显偏小,有些助剂的添加,可以改善粉末的一些性能,但在导电粉末中会产生阻碍,一般助剂均为小分子物质,其在成膜固化后,会漂移到涂层表面,阻碍其导电性,故而影响导电值,填料的导电率不同也会影响电阻的差异,填料中云母粉电阻值最低。同一体系下,测量的电阻值大小是:平面粉小于砂纹粉,砂纹粉小于桔纹粉。

    导电助剂也可应用于粉末外添加,同比内加效果更好,但由于其与粉末的相容性不好,会产生雾影,失光等现象,故平光高光慎用,可用于砂纹,桔纹等纹理粉末。

4 结语
 
    综上所述,导电粉除上述一些因素影响外,还得考虑生产工艺的外部因素,如挤出的转数、温度等,每一个环节需做到更加细化,有一环节稍不注意,可能产品导电性达不到需求电阻,每一产品要想得到最佳导电效果,设计者应多方面综合考虑方能做到极致产品。

 
 
 
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