玻璃钢管道阻燃抗静电配方研究
李国树
（石家庄开发区技源科技有限公司050091）
摘要在以不饱和聚酯树脂为基体的复合材料中加入阻燃剂和抗静电剂，通过选择添加剂的种类以及合理配方，达到阻燃、抗静电的目的。
关键词不饱和聚酯树脂阻燃抗静电
STUDY ON THE FORMULA OF FLAME RSISTANCE & ANTI-STA TIC FOR FRP PIPE
Li Guoshu
(SHIJIAZHUANG DEVELOPEMENT ZONE JIYUAN SCIENCE & TECHNOLOGY CO. LTD. 050091)
Abstract: Composites can be made flame and static resistant by adding the flame retardant and anti-statics agent into the matrix of unsaturated polyester and selecting the proper addtitives and formula
Key words: unsaturated polyester resin Flame-resistance Anti-statics
1．前言
目前煤矿井下给、排水用管、煤矿井下正压风、喷浆用管、煤矿井下负压风、抽放瓦斯用管广泛应用钢管，但由于钢管重量大、在地下环境中耐腐蚀性较差，所以塑料管道尤其是耐腐蚀性优良、轻质高强的玻璃钢管道应当是钢管的最佳替代产品。但煤矿井下用管道都有很高的阻燃、抗静电要求，而玻璃钢材料，由于其组分属于易燃、绝缘材料，所以其阻燃、抗静电性能很差，很难满足煤矿井下这种特定的环境要求。复合材料本身的性能优越性体现在可以通过添加填料改变微观结构，从而提高其阻燃抗静电性能。
很多玻璃钢生产厂、研究单位已经开始进行这方面的研究，但经常遇到阻燃效果达到标准要求而抗静电性能达不到要求，或者抗静电性能达到要求阻燃效果达不到标准要求；再有就是添加填料后，树脂基体粘度过高，工艺性很差；还有就是配方的经济性不佳，成本过高，导致产品售价无法在市场上立足等等。
本公司从配方设计、成型工艺等方面对玻璃钢的阻燃、抗静电性能进行了研究，通过多次试验，从中开发了一种在满足标准要求的前提下兼顾配方的工艺性和经济性的实用配方。2．阻燃机理
玻璃钢管道的阻燃通常是通过在树脂基体中加入阻燃剂来实现。按使用方法的不同可把阻燃剂分为添加型和反应型。添加型阻燃剂主要是通过在可燃物中添加阻燃剂发挥阻燃剂的作用。反应型阻燃剂则是通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃
性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的。在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的85％，反应型阻燃剂仅占15％。
阻燃剂是通过若干机理发挥其阻燃作用的，如吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等。多数阻燃剂是通过若干机理共同作用达到阻燃目的。
按所含阻燃元素可将阻燃剂分为卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂等几类。卤系阻燃剂在热解过程中，分解出捕获传递燃烧自由基的X?及HX，HX能稀释可燃物裂解时产生的可燃气体，隔断可燃气体与空气的接触。磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脱水炭化，阻止或减少可燃气体产生。磷酸酐在热解时还形成了类似玻璃状的熔融物覆盖在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。在氮系阻燃剂中，氮的化合物和可燃物作用，促进交链成炭，降低可燃物的分解温度，产生的不燃气体，起到稀释可燃气体的作用。磷－卤系阻燃剂、磷－氮系阻燃剂主要是通过磷－卤、磷－氮协同效应作用达到阻燃目的，具有磷－卤、磷－氮的双重效应，阻燃效果比较好。
3．抗静电机理
玻璃钢管道的抗静电通常是通过在树脂基体中添加抗静电剂，使制品具有导电性能。常用的抗静电剂包括：石墨、炭黑、乙炔黑等等，其导电性能差别很大，添加比例也有很大区别。
选用抗静电剂是应注意：粒度越小、表面积越大、越容易分散，所形成的导电链锁结构越强，分散后的粒子间隙越小，从而导电性能越好，所添加的比例也就越小。
4．实验部分
4．1原材料
基体树脂：采用通用型不饱和聚酯树脂（196#）及引发剂和促进剂；
增强材料：采用无碱无捻缠绕纱、短切毡、表面毡、网格布
添加剂：阻燃剂A、阻燃剂B、抗静电剂C
4．2阻燃抗静电玻璃钢管道的制备
按照配方准确称取各种组分材料，采用缠绕成型工艺按照设计方案制备试验所需管材。4．3性能测试
按照MT181-88《煤矿井下用塑料管安全性能检验规范》规定，测定玻璃钢管的阻燃性能、抗静电性能
（MT181-88《煤矿井下用塑料管安全性能检验规范》规定玻璃钢管的阻燃性能、抗静电性能要求如下：
2．1阻燃性能要求
2．1．1按本规范作火焰燃烧试验时，当酒精喷灯燃烧器移走后，每组6条试件的火焰燃烧时间的算术平均值不得大于3s，其中任何一条时间的火焰续燃时间不得大于10s。2．1．2按本规范作火焰燃烧试验时，当酒精喷灯燃烧器移走后，每组6条试件的火星燃烧时间的算术平均值不得大于20s，其中任何一条时间的火星续燃时间不得大于60s。
2．2导电性能要求
a. 给、排水用玻璃钢管，其管外壁表面电阻值不得大于1.0×109Ω。
b. 正压风用玻璃钢管，其管外壁表面电阻值不得大于1.0×108Ω。
c. 喷浆用玻璃钢管，其管外壁表面电阻值不得大于1.0×108Ω。
d. 负压风、抽放瓦斯用玻璃钢管的表面电阻不得大于1.0×106Ω。）
5．实验结果及讨论
经检测，玻璃钢管道的阻燃性能为离火自熄即试样离开火焰马上自熄；
抗静电性能：管内壁表面电阻值为3.0×103Ω，管外壁表面电阻值为4.0×103Ω；按照MT181-88标准中所规定的要求，达到该阻燃抗静电性能的管道可适用于煤矿井下环境。5．1经济性
对于该配方的经济性，笔者及实验单位进行了计算，在添加填料后，每公斤树脂混合基体价格低于每公斤树脂价格；
5．2工艺性
在添加填料后树脂混合基体的粘度控制在400-700cp，适合缠绕工艺；
6．结论
目前已有煤矿企业开始利用该配方进行生产，管道的阻燃抗静电性能及弯曲强度均满足MT181-88《煤矿井下用塑料管安全性能检验规范》规定。而且工艺性、经济性很好，适合工业化大批量缠绕制管工艺。相信该配方会对玻璃钢生产厂带来很好的经济效益和社会效益。
新型阻燃抗静电尼龙材料已经悄悄应用了 衡水金轮网销部讯：通过改性塑料的发展，改性尼龙的各项性能都有了很大提升，力学性能、阻燃性、流动性、耐热性等，但是仍不能满足大家的应用，这不一种新型的抗静电、阻燃双改性体系已经悄悄应用起来了，那就是阻燃抗静电尼龙，可以有效的解决阻燃尼龙在煤矿等特殊行业的应用难题。 煤矿发生事故的几率很大，多半与可燃气体有关，在密闭环境下，一个火花都有可能发生燃烧甚至爆炸，怎么能尽量减少产生火花的可能是研发重点。即使发生火灾，怎么能在危急时刻尽量降低燃烧的毁坏程度并给工作人员充足的逃生时间更是重中之重。 在煤矿、化工设备、纺机配等工业领域中，由于尼龙6的高绝缘性而造成的静电荷积累来不及泄漏，从而引起静电放电，加上环境的因素，容易影响到正常的生产运行，严重时甚至会产生火灾、爆炸等重大事故。因此，在这些领域中，尼龙制品除了要具备必须的抗静电性能外，还要求具备良好的阻燃性。 尼龙在空气中的燃烧是激烈的热氧化反应，即在外界的高温下，尼龙解聚分解出可燃气体CO等，可燃气体与空气中的氧混合后在火源中即可着火，形成有焰燃烧。同时，在燃烧过程中生成的大量HO·游离基及热能，又促使其进一步燃烧。 因此，要使阻燃尼龙，须捕捉燃烧中产生的HO·自由基，使其变成H2O，稀释可燃气体的浓度，使其降低至燃烧极限以下，生成稳
定的覆盖层隔绝空气，吸收燃烧放出的热量，降低温度，减缓燃烧速度。 无论是阻燃性还是抗静电性都离不开助剂的帮忙，抗静电剂常采用的有：铝粉、胺盐、磺酸盐、石墨、导电炭黑，阻燃剂常使用的有：红磷、聚磷酸铵、三聚氰胺、三氧化二锑、十溴二苯乙烷等。 抗静电剂的选用和添加量取决于聚合物的性质、加工方式、加工条件、其他助剂的种类和多少、相对湿度和聚合物的用途。为了获得足够的抗静电作用所需的时间是不同的，抗静电保护作用的生成速度和持续时间可以通过提高抗静电剂的浓度而增加。但是，过量使用抗静电剂可能导致制品的表面油滑，有损于印刷性能或粘合性能。未经处理的无机填料和颜料，可将防静电剂分子吸附到它们的表面上，从而降低抗静电剂的作用。这种现象可以由增加抗静电剂的用量而得以补偿。但是，对于那些与食物接触的用品而言，抗静电剂的添加量必须符合联邦食品与药物管理局的规定。 阻燃剂的选择同样很重要，要根据制品要求决定，尤其是阻燃性和制品外观。阻燃性的好坏一般跟阻燃剂添加量有关系，在阻燃性不足时再加一些是简单的办法，还可以使用多种阻燃剂协同作用，既提升了阻燃性又减少了阻燃剂的用量，降低了成本，又使材料的物理性能没有被拉低太多。 外观主要看颜色和尺寸大小要求，有的阻燃剂是自带颜色的，如红磷本身就是红褐色，制品也是这个颜色的话就不需要进行调色处理了。如果是黑的制品颜色，那么就比较简单了，不管什么颜色，只要
新型防雾涂料的研究进展 孙雪娇，夏正斌，牛林，李伟 ( 华南理工大学化学与化工学院，广州510640) 透明基材( 如玻璃、塑料等) 是人们日常生活、工作和生产中不可或缺的材料，但在其使用过程中常常会产生结雾现象，造成基质的透光率、反射率降低，影响视线，给人们的生活带来不便，甚至会发生危险。防雾方法目前主要有电热法和使用防雾涂料，前者效果好但造价高，且应用局限性大，而防雾涂料因制备工艺简单、设备投资低、成本低而更具有生产实用价值。防雾涂料是一种功能型涂料，用以减缓或防止雾化现象的产生。防雾涂料有疏水型和亲水型2 种［1 －2］，目前人们对亲水型防雾涂料的研究比较多。通过疏水/亲水性能的提高还可以获得其他特殊功能，如耐腐蚀性能提高，还可使其具有自清洁功能［3］，这不仅能大大方便人们的日常生活，而且能创造较大的经济效益。目前对于防雾涂料及其制备工艺已有不少研究报道，却鲜有推广应用，原因主要在于防雾涂料的一些关键问题尚未完全解决，如防雾性能不理想、防雾膜强度低和耐久性差等［4 －5］。如果能用现代涂料技术解决防雾涂料应用中出现的各种问题，将带来巨大的经济效益和社会效益。 1 防雾机理与方法 空气中总是有相当量的水蒸汽存在，一旦具有一定分压的水蒸汽冷却到其露点时，水蒸汽便达到饱和并冷凝析出小水珠，小水珠粘附在透明基材表面就会出现雾化现象( 结雾) 。这是由于小水珠的曲率半径不同，对光产生的漫反射不同。在不透明基材表面看不到明显的雾化现象，但可以看到露珠般的大水珠，称为结露。从雾化现象产生的原因来看，其雾化产生的条件可以简单地分为2 个方面: ①水汽和温差的存在。只有当基材表面的温度低于一定湿度的水汽的露点时，空气中的水汽才能冷凝成水滴; ②基材表面的润湿性质。从力学角度分析，雾化产生与否，取决于气液固三相之间的表面张力。通过分析固液间的接触角可以判断基材表面的润湿性质。 为了防止基材表面的结雾，通常有两类方法: ①消除水汽或温差。消除空气中的水汽比较困难，但通过升温可以使基材的表面温度始终高于水汽的露点，方法有电源加热、红外线辐射，这些方法造价昂贵且消耗能源; ②改变基材表面的润湿性。一是使基材表面亲水，降低基材表面对水的接触角，使凝聚在表面上的小水滴不形成微小的水珠，而是在表面铺展开形成薄膜，减少光线的漫射，从而保证了材料的透明度; 二是在材料表面涂布一层疏水性物质，改善材料表面的湿润状态，使接触角增大，水汽冷凝生成的小水珠不能吸附在基材上，而是形成水滴，水滴在其自身重力的作用下滑落，来达到防雾的目的。 2 新型防雾涂料的研究进展 2. 1 水性防雾涂料 随着人们对资源和环境保护意识的加强，涂料工业正朝着环保型、节约型和功能型方向发展，水性涂料越来越受到人们的重视。虽然目前防雾涂料多是溶剂型体系，水性涂料技术在防雾涂料中的应用还比较少，但以水为主要溶剂的水性防雾涂料仍然是主要的发展方向。水性防雾涂料的成膜物有聚丙烯酸酯、聚氨酯、氨基树脂、不饱和聚酯等。作为成膜物的树脂很少是单一聚合物，大都是共聚或共混的产物。胡静等［6］开发出环保型长效亲水性丙烯酸共聚合树脂亲水防雾材料，并通过亲水性丙烯酸共聚合防雾树脂在合成过程中工艺参数的变化对产物性能的影响进行了研究。以产物的外观、水溶性及涂膜的亲水防雾性能和附着力为衡
聚氨酯水分散皮革涂料原料与涂料性能检测 一、概述 随着各国环保法规对涂料体系中挥发性有机化合物(VOC)含量的严格限制，促进了以水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。水性聚氨酯涂料是发展最快的涂料品种之一。水性聚氨酯树脂以水为分散体，安全、环保、机械性能良好，易于改性，广泛地应用于涂料、胶黏剂、皮革、油墨、印染等行业。但由于水性聚氨酯的拒油耐水性、热性能相比溶剂型聚氨酯，仍有差距，常需要对其表面及本体进行改性，以增加水性聚氨酯材料在恶劣环境下的稳定性。聚氨酯分散皮革涂料是一种以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯的原料。聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是目前很有发展前途的一类涂料品种。 二、应用领域 聚氨酯水性分散体涂料由于具有低VOC和优异性能,经济上也易为人们接受,自20世纪60年代问世以来,性能不断地改进,获得了广泛的应用。相关数据也给出了水分散聚氨酯涂料应用的一些领域。对有关应用领域在后面作重点分述,主要是叙述单组分(未改性) 聚氨酯水分散体的应用,也涉及到改性的单组分产品以及双组分聚氨酯水分散体的应用。 皮革的涂饰是干制和鞣制的皮革的表面处理,是为了改进革面的颜色、手感和外观。溶剂型聚氨酯涂料早已用于皮革表面的涂饰,由于VOC限制,逐步用水性
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吴六六!陈国建!吴秋芳!於定华 "国家超细粉末工程研究中心!华东理工大学!上海$##$’G# !!摘!要!制备了含纳米掺锑二氧化锡!+(O"透明抗静电涂料#讨论了+(O含量$基料树脂$溶剂$研磨时间和附着力促进剂对涂层的表面电阻和透明度的影响%确定了最佳的工艺参数# 关键词!掺锑二氧化锡&纳米粒子&抗静电涂料&附着力&透明性 中图分类号!()&’#*&!!文献标识码!+!!文章编号!#$!’,%’"$!$##%"#$,##"’,#% %!引!言 高分子薄膜材料’"(具有良好的加工性和电绝缘性%被广泛用于工业生产和日常生活的各个领域%但由于其表面电阻率高!通常为"#"$""#’#&"%因此在使用过程中容易积聚静电%静电积累到一定程度%会产生一系列危害%造成重大损失#目前%抗静电剂’$(分为两大类)第"类%导电物质!炭黑$碳纤维$金属微丝$导电聚合物及导电无机物"&第$类)水分吸附型抗静电剂#导电物质作抗静电剂%可随其加量的变化%使高分子材料具有不同等级的抗静电性甚至变为导电体%但加入导电物质会影响薄膜的色泽$透明度等而使其应用受到诸多限制’’(#水分吸附型抗静电剂受环境的约束太大%很容易在高温或低湿的条件下失去抗静电作用# 掺锑二氧化锡!+7/Z C07Y60@2W(Z7O e Z W2%简称+(O"%是一种新型的多功能透明抗静电及导电材料’%(#将它制成纳米级%可在小型化$集成化等方面得到广泛的应用#纳米级+(O透明抗静电薄膜材料与传统的透明抗静电材料相比具有明显的优势’!()首先%+(O薄膜在可见光范围内%既具有高的光透射性%又显示出准金属特性的导电性能’&%G(%在许多应用条件下%对制品的颜色和透明度都能达到一定要求%而炭黑等传统抗静电薄膜材料则不可避免地影响最终制品的质量’!(&其次%+(O透明抗静电膜有良好的化学稳定性$热稳定性及耐候性%并且+(O导电膜层与基材的附着性好%机械强度高’-(%不受气候和使用环境的限制# !!实验部分 !/!!原材料 纳米级透明导电粉)掺锑二氧化锡;.<^"-!%平 均粒径$#"!#7C%比表面积-#C$*I%国家超细粉末工程研究中心研制&树脂)聚酰胺$丙烯酸树脂$硝基纤维素树脂%均为市售品&溶剂)醋酸乙酯$丁酮$异丙醇$二甲苯%均为分析纯&附着力促进剂!主要成分为苯氧基二甲基硅烷化合物")X.^S%#$"%上海锦山化工有限公司# !/#!透明抗静电膜的制备 将纳米级+(O$溶剂$树脂按照一定的比例加到!#C9的球磨罐中%进行球磨分散%制得抗静电浆料%然后用刮棒将其涂覆于表面经过电晕预处理的8;(薄膜上%即得透明抗静电膜# !/$!性能检测和表征 用X;4^"$##;f$透射电子显微镜观察抗静电浆料中+(O粒子的分散状态&用扫描电子显微镜观察+(O粒子在成膜物中的分布状态&用].^ Q(K’’#型._31\V2Q2‘Z‘/\7V2/0K30_7W42/23及c H^%&+型高阻抗计测定涂层的表面电阻&用G$$型光栅分光光度计测定抗静电膜的透过率!透明度"%测试光波波段为&##7C%空白8;(薄膜的透过率定为"##>&按K5"G$#+G=测定附着力# #!结果与讨论 #/!!)-+含量的影响 抗静电薄膜通过掺入+(O而导电%所以+(O 含量!质量分数%下同"及其分布状态直接决定了薄膜的导电性#+(O含量对涂层表面电阻的影响见图"# 由图"可见%当+(O含量达"->左右时%曲线突然下降%导电性迅速提高#这是因为%在+(O含量相对较低时%+(O粒子之间的接触或接近以形成导电通道的机会较小%同时%基料树脂含量高%粘滞力大%也不利于+(O导电粒子的运动%电阻率自然就 ’ " 第’%卷第$期涂料工业L0M F’%!<0F$ $##%年$月8+D<(N H O+(D 专业综合实践 文献综述 课题名称：ABS阻燃/抗静电 系别：轻化工工程系 专业：__ 高分子材料加工技术__ _班级：09塑模631 学生姓名：朱丽 学号：0916523126 指导教师：钱军 ABS阻燃抗静电 朱丽 常州轻工职业技术学院常州 213164 摘要：最近这几年,高分子材料已广泛进入各行各业及家庭,但它的易静电性和易燃性给人们带来巨大危害.对于这些材料的易燃易爆树脂的阻燃、抗静电处理,引起了人们的极大关注.本文主要就是介绍ABS的阻燃抗静电性。ABS树脂阻燃抗静电性的主要种类和机理，以及在当今社会的应用及前景。 关键词：ABS、高分子材料、阻燃、抗静电、种类、机理、前景 1、ABS的简介 ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。因为其强度高、耐腐蚀、耐高温，所以常被用于制造仪器的塑料外壳ABS树脂是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三种单体的接枝共聚物。它的分子式可以写为（C8H8?C4H6?C3H3N）x，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%，最常见的比例是A:B:S=20:30:50。ABS塑料的成型温度为180-250℃，但是最好不要超过240℃，此时树脂会有分解。随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化： 1,3-丁二烯为ABS树脂提供低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；丙烯腈为ABS树脂提供硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；苯乙烯为ABS树脂提供硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。 ABS树脂是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06 g/cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解。 ABS树脂可以在-25℃—~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。因此它可以被用于家电外壳、玩具等日常用品。常见的乐高积木就是ABS制品。ABS树脂可与多种树脂配混成共混物，如PC/ABS、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，产生新性能和新的应用领域，如：将ABS树脂和PMMA混合，可制造出透明ABS树脂。 ABS树脂并非是一个简单的三元共聚物，而是一个复杂的聚合物共混体系；由于ABS具有优良的综合性能，所以，它的用途极其广泛。它的主要和最有前途的应用在家用电器和电子设备方面；以及汽车、火车、飞机等运输工具方面。美国和日本在20世纪80年代用于家电和电子设备、零部件方面，ABS占全部塑料的1/3左右； 在运输工具方面，日本也有1/3是应用ABS树脂。ABS还可用于制作各种箱子、办公设备、玩具和各种容器；它还用在制作电镀制品，如电镀铜、电镀镍的塑料制品等。 ABS树脂由于制造方法的不同，得到的产物结构也不同；自然其物理机械性能也不同。在ABS中，一般随丁二烯成分的增加，透明性降低，韧性增加，可燃性增加。AS树脂是丙烯腈与苯乙烯的共聚物，它就是完全透明的。 2、ABS的抗静电阻燃机理 2.1阻燃剂的阻燃机理 塑料的燃烧是一个复杂的物理、化学过程,燃烧过程属氧化-裂解自由基连锁反应。要达到阻燃的目的,就必须破坏由塑料、氧气和热构成的燃烧循环。阻燃剂的作用就是改变塑料及制品的着火反应过程。阻燃剂按使用方法可分为添加型的反应型;按组分可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。阻燃剂的作用原理有吸热作用、覆盖作用、稀释作用、碳化作用, 还有熔滴作用,提高热裂解温度,降低燃烧热、凝聚相阻燃、气相阻燃、微粒的表面效应等。在一个阻燃体系中,往往不只包含一种阻燃作用。 抗静电剂的研究现状及发展 1.静电的危害 静电是一种处于静止状态的电荷。一般来说，静电会在正当两个物体的解出与分离、摩擦、变形以及离子附着等情况下产生。静电的危害有很多，但大致可以分为两种。 1.1 静电的第一类危害 静电的第一类危害来源于带电体的相互作用。飞机机体与空气、灰尘、水蒸气等微粒摩擦时会使飞机带电。若不及时采取措施，飞机的无线电设备将会失灵。在印刷厂静电会使纸张粘合，极难分开，给印刷带来麻烦。静电也很容易吸附灰尘和油污造成产品污染。 1.2 静电的第二类危害 第二类危害是指由于静电火花点燃易燃物发生爆炸。平时静电产生的火花对人体基 本无害，可是在空气中充满易燃气体和粉尘时，电火花引发威力巨大的爆炸。例如，手 术台上，麻醉剂主要成分为乙醚，静电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病 人；在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。 2 抗静电剂的定义 抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消散静电荷产生的化学添加剂。抗静电剂自身没有自由活动的电子，属于表面活性剂范畴，它通过离子化基团或极性基团传导或吸湿作用，构成泄露电荷通道，达到抗静电的目的。[1] 3 抗静电剂的作用机理 常用的抗静电的方法有两种，第一种是增加产品的润滑性，防止静电荷产生，第二种是加快静电荷的泄露。因此抗静电剂的使用方法也有两种，一种是涂刷、喷洒在产品表面，另一种是添加到生产材料的内部。这两种使用方法都可以提高材料的电导率，并且对应着两种作用机理。 3.1 外部抗静电剂的作用机理 通过键与空气中的水分子结合，抗静电剂的亲水基在塑料表面形成一个单分子导电膜，能够降低表面电阻，加快电荷的泄露。摩擦间隙中的介电常数高于空气中的介电常数，使电场变弱，从而导致产生的电荷减少。 3.2 内部抗静电剂的作用机理 在树脂中添加足够量的抗静电剂时，树脂表面会形成一层稠密的排列，亲水基向着空气一侧形成导电层，表面浓度高于内部。加工时，由于外界的作用可以使树脂表面的抗静 抗静电涂料的抗静电机理探讨 抗静电涂料的抗静电机理探讨 李留东1，董存峰1，杨茂伟1，狄志刚2，付敏2 (1.中航工业济南特种结构研究所，山东济南250023；2.中海油常州涂料化工研究院，江苏常州213016) 摘要：简述了抗静电涂料的现状，对抗静电涂料的导电机理进行了探讨，介绍了纳米管和导电纤维等具有长径比值较大的导电填料的应用优点。 关键词：抗静电；涂料；机理；导电纤维 0·引言 抗静电涂料是具有导电和排除积累静电荷能力的功能性涂料。抗静电涂料伴随现代科学技术而发展，至今约有半个多世纪的发展历史。早在1948年，美国公布了将银和环氧树脂制成导电胶的专利，这是最早公开的导电涂料。20世纪50年代日本开始生产以银系和碳系为主的防静电涂料。20世纪60年代美、英、日等国相继研制出抗静电涂料。20世纪80年代国外防静电技术和电热涂料技术获得迅速发展，我国也在20世纪50年代开始研究和应用抗静电涂料。通常，高分子材料大多是电绝缘性材料，其表面电阻率ρs和体积电阻率ρv很大[1](ρs为1014~1017Ω·m，ρv为 1015~1018Ω·m)。体积电阻率小于100Ω·m的为高分子导电材料，用于导电和电磁屏蔽；体积电阻率为100~106Ω·m为半导体材料，主要用于发热电阻件和电极；体积电阻率电为 105~1010Ω·m的材料主要用于抗静电材料[2]。当材料体积电阻率小于108Ω·m，或表面电阻率小于109Ω·m时，即使产生静电荷也会很快向周围环境泄放。抗静电涂层作为功能性涂层，其表面电阻率通常在105~109Ω·m，可以利用静电的泄放效应，将积聚在物体表面的静电荷及时泄放，避免静电积累所引起的各种问题，因此广泛应用于电子、电器、航空、化工、印刷等多种工业领域。 1·国内外抗静电涂层材料研究状况 抗静电涂料分为添加型和本征型两类，本征型抗静电涂料技术尚不成熟，因此目前大量使用的抗静电涂料一般为添加型涂料。添加型抗静电涂料是在不导电的基料树脂中添加一定的导电填料实现导静电的功能，只有导电填料的体积分数达到一定的程度才能形成导电网络或通路，体现出导电的性质。常用的导电填料有：碳系材料(炭黑、石墨等)、金属粉末(银粉、铜粉、镍粉等)、半导体金属氧化物(氧化锡、氧化铁、氧化锌)、导电纳米粒子和防静电助剂等。其中金属粉末密度大，形成导电通路需要较大的体积分数，表层易氧化，会降低甚至失去导电性，而且耐腐蚀性差，从而影响涂层的其他性能，因此金属粉末作为导电填料的应用受到一定限制；抗静电剂耐温性、耐水性、耐油性、耐腐蚀性、耐久性差，抗静电性能不稳定；早期抗静电涂料一般采用碳系材料作为导电填料，黑色导电石墨和炭黑分散性差，制品颜色黑，不容易调制为较浅的其他颜色；随着科技的发展，逐渐出现了半导体金属氧化物和纳米导电粉等新型导电填料，并在抗静电涂料中得以应用，这类材料颜色浅，易于调色，丰富了抗静电涂 ■聚合物添加剂 防静电涂料 产品简介 防静电涂料是一种长效透明防静电涂料，表面电阻107-8Ω·cm ，是由多种纳米金属材料制备而成，由纳米超微粒子的相互作用形成导电膜,导电膜中电荷移动可实现高透射率和防静电效果。 防静电涂料可用于多种基材及各种塑料薄膜等表面，具有优良的附着力、柔韧性、耐冲击强度和透明性。可自然干燥，或加热烘烤，通过130℃的热固化后的涂层硬度可达到1H ，形成透明的防静电涂层。可见光透过率80%～85%，产品的性能稳定，温度、湿度的变化对电阻值无影响，产品效果长期有效。水性体系、无毒、无味、环保。 规格指标及物理特性 规格 单位 标准 外观 蓝色透明液体 PH 值 7-8 可见光透过率 % 80以上 膜层表面硬度 H 1 方块电阻 Ω·cm 107-108 基材要求 PET 、PP 、PE 、PC 、亚克力、玻璃、等多种材料表面 溶剂 水 有效时期 长效 包装 1/1L 、 1/5L 。 搬运及储存 防静电涂料必须贮存在低温干燥处，每次使用开启包装后必须密封，避免产品受潮发粘。 产品特点及应用 ● 防静电涂料具有优良的电学和光学性质，利用其良好的导电性，抗静电性，广泛应用在涂料、塑料、纺织、高分子膜、电子产品等领域。 ●可用基材：各种PET 、PP 、PE 、PC 、亚克力、玻璃、等多种材料表面。 ●使用方法：1.涂布设备、擦涂、喷涂、淋涂。2.常温自然固化需20分钟。3.热固化方式，可以加热到100～130℃，1分钟固化成膜。 声明 *以下信息替代了买方文件。关于适销性或适用于特定用途，不存在任何明示或暗示担保。我们所提供的使用建议，不得被视为侵犯任何专利权的原因。对于因疏忽或违反条款、严格赔偿责任、民事侵权行为或与产品有关合同而产生的附带、结果性或间接损失，概不负责。买方唯一能要求赔偿的是买方的买价。数据和结果以受监控的研究或实验室研究为依据，买方应根据预定使用条件进行检测，确认这些数据和结果的准确性。并未针对以下应用进行检测，因此不建议将产品用于：长期接触粘膜、破损的皮肤或血液；或植入人体。 淘汰非阻燃抗静电风筒 煤矿生产建设过程中，为了矿工的安全健康和生产的正常进行，必须向所有工作地点输送足够的新鲜空气，以冲淡瓦斯、粉尘等有毒有害物质，防止瓦斯煤尘爆炸等安全事故，并创造良好的气候条件。风筒是煤矿井下掘进巷道中主要、必备的通风设施。 20世纪80年代以前，我国还没有研制出阻燃抗静电风筒，煤矿井下主要使用胶皮、帆布、塑料彩条布等材料制成的柔性风筒和用铁皮卷制成的刚性风筒（金属风筒）。由于柔性风筒不具有阻燃抗静电性能，诱发的重特大火灾事故曾频频发生，风筒与输送带、电缆并称矿井"三条火龙"。 非阻燃抗静电风筒为高分子聚合物，其显著特点是具有易燃性，并容易产生静电。一旦风筒燃烧，会产生大量有毒有害气体，烧毁设施设备，并可能引起瓦斯煤尘爆炸，造成重大损失。非阻燃抗静电风筒产生的静电具有很高的电压和较大的能量，如果一次全部释放，也足以引起瓦斯煤尘爆炸。 为了确保煤矿安全生产，《煤矿安全规程》第128条规定：煤矿井下必须采用阻燃、抗静电风筒。煤炭行业标准MT164-1995《煤矿用正压风筒》和 MT165-1995《煤矿用负压风筒》明确规定了风筒的阻燃、抗静电性能要求。同时，国家对矿用风筒实行安全标志管理，井下使用的所有风筒必须具有安全标志，凡取得安全标志的风筒必须具备阻燃、抗静电性能。国家煤矿安全监察局安监总煤矿字[2005]133号《关于印发〈煤矿重大安全生产隐患认定办法（试行）〉的通知》中，将使用非阻燃抗静电风筒确定为重大安全隐患，必须立即停产整顿。因此，非阻燃抗静电风筒既不符合《煤矿安全规程》的有关规定，不满足煤矿安全生产要求，也不具备矿用产品安全标志，必须予以淘汰。 20世纪80年代以后，我国陆续研制出阻燃抗静电风筒并大量投入使用。现有阻燃抗静电风筒主要有以下几种类型： 抗静电剂在静电喷涂涂料体系中的性能介绍 涂料 抗静电剂SYNTHRO?-STAT 303，305，316 在静电喷涂涂料体系中的性能介绍 1. 静电喷涂工艺静电喷涂是这样一种装置，它通过产生高压电的方式产生一个电场，该电场将油漆分割成细小的粒子，然后细小的油漆粒子直接附着在裸露在该电场中的任何物体的表面上。 2. 工艺的优点油漆的沉积比例高 (比普通方法高大约30%)。油漆可以方便的涂覆于锐边或者隐藏的面上。消除溶剂的细小雾粒的散发从而减少环境问题。 3. 静电喷涂油漆的特征低表面张力 (28 to 33 dynes/cm at 200C) 以便静电场的压力能够顺利的将液滴转化成细小的颗粒这个因数对于涂料在底材上的良好流平也是非常重要电阻率控制在一定范围内 (一般在 1 到 50 Megohms.cm) 电阻率<1 Megohms.cm 可能导致设备短路电阻率>50 Megohms.cm 可能导致粒子上电荷的减少从而使喷涂过程难以完成黏度调节在 30 s 涂4#杯有利于涂料颗粒的形成，同时防止在底材上流挂闪点 >200C 为了防止发生火灾 4. 静电喷涂油漆的种类水性涂料，因为其导电率太高，同时也因为其表面张力太高，不适合于采用这种工艺涂装。纤维素，聚酯，环氧，丙烯酸……等类型的涂料，含有适当的极性溶剂，可以很容易的采用静电喷涂工艺施工。气干型与烘干型醇酸，氯化橡胶，脲，马来酰胺……等类型的涂料，使用非极性的溶剂，必须在添加SYNTHRO?-STAT 303或者SYNTHRO?-STAT 305之类的导电剂之后才能采用静电喷涂的方法施工。 5. 各种用途SYNTHRO?-STAT 可以在涂料的制造阶段或者使用时(例如现场)加入. ■汽车工业■自行车框架■农用机械■花园设备■ (钢制或木制) 家具■家用电器■配电箱，, 管件…其他用途绝缘材料（木材，各种塑料）的表面处理，通过浸涂或者喷涂SYNTHRO?-STAT的水溶液或者亲水性醇溶液。 6. 各种抗静电剂的对照实验对比对象季铵盐型SYNTHRO?-STAT 303， 305 ADDITIVE 1，2，4 脂肪胺衍生物型SYNTHRO?-STAT 316 ADDITIVE 3 实验配方主要检测指标：电阻率的降低附带检测指标：油漆黏度的变化，漆膜干燥速度，光泽和黄变试验编号配方体系附录1, 2, 3, 4, 5, 6 涂料配方 A (白电油做介质) 附录7, 8, 9a, 9b 涂料配方 B (二甲苯做介质) 附录10, 11 用WORLEE公司的树脂配置的防锈漆附录12, 13 各种客户提供的涂料附录14, 15 混合溶剂 (白电油/二甲苯) 附录16到23 SYNETHRO?-STAT 303和305相互之间的比较，在溶剂介质和几种涂料配方中的性能表现 6. 结果各种类型导电剂的优缺点比较类型非离子性（脂肪胺或者氧化乙烯脂肪醇）阳离子性（季铵盐或者铵盐）产品 SYNT HRO?-STAT 316 或者ADDITIVE 3 SYNTHRO?-STAT 303, 305, 或者ADDITIVE 1, 2 和 4 干燥时间很少或者没有影响有负面影响用量需要更大的用量用量很小相容性阳离子体系相容相容非离子体系相容相容阴离子体系相容有不相容的潜在危险漆膜 黄变漆膜黄变很少或者不黄变光泽保持甚至提高（因为这类型物质本身具有润湿剂功能）涂料的电阻率可以降低可以降低溶剂的电阻率不能降低可以降低盐析在储藏过程中经常产生盐析很少或者没有盐析耐盐雾性能只有轻微的影响只有轻微的影响建议将SYNTHRO?-STAT抗静电剂和极性溶剂配合使用，这样可以减少SYNTHRO?-STAT抗静电剂的用量，从而减少产生副作用的风险。SYNTHRO?-STAT 303和305之间的优缺点比较尽管都属于同一类型的季铵盐，但是SYNTHRO?STAT 305的效果更好，因为SYNTHRO?STAT 305单位质量的电荷密度更高所以更有效。（SYNTHRO?-STAT 305的分子量比SYNTHRO?-STAT 303的分子量低） SYNTHR O?-STAT 305的用量更小一些，因此它的副作用也更小一些。在涂料体系中SYNTHRO?-STAT 305比SYNTHRO?-STAT 303 更能降低电阻率。（参见附录17, 18, 19, 20和 23）在涂料体系中，由于粘结料，颜料，润湿剂等各种组分的存在自然的抵消了SYNTHRO?-STAT 305的溶解性问题，因此涂料体系可以获得很好的长期稳定性。另一方面，对于处理用的溶剂，建议使用SYNTHRO?-STAT 303，因为其溶解性更好，而且比SYNTHRO?-STAT 305稳定性好(参见附录16)。对于配制绝缘材料表面抗静电处理，或者钢设备防腐处理用的水性溶液，也是建议使用SYNTHRO?-STAT 303 而不是SYNTHRO?-STAT 305。各种不同的抗静电剂在脂肪族媒介中的性能比较附录1 涂料配方 A: 亮光白磁漆长油度醇酸树脂 5.9 白电油 (-5% 芳香族) 5.9 钛白粉Tioxide RHD2 32.5 SYNTHRON?-DS 3198 0.5 分散剂分散 (球磨) 长油度醇酸树脂(70% 含固量) 48.2 白电油 (-5% 芳香族) 5.4 ACTIRON? S 88 B 1.5 催干剂SYNTHRO?-SKIN KEM B 0.1 防结皮剂特性黏度，涂4#杯，200C 125 秒光泽 (600C) 92 在涂料配方A中添加各种抗静电剂对于降低电阻率的效果比较——电阻率范围很宽附录 2 0.50% 1.00% 1.50% 抗静电涂料的发展现状及抗静电机理探讨 李留东董存峰杨茂伟狄志刚付敏 中航工业济南特种结构研究所;中海油常州涂料化工研究院; 摘要：简述了抗静电涂料的现状,对抗静电涂料的导电机理进行了探讨,介绍了纳米管和导电纤维等具有长径比值较大的导电填料的应用优点。 关键词：抗静电涂料机理导电纤维 0引言 抗静电涂料是具有导电和排除积累静电荷能力的功能性涂料。抗静电涂料伴随现代科学技术而发展，至今约有半个多世纪的发展历史。早在1948年，美国公布了将银和环氧树脂制成导电胶的专利，这是最早公开的导电涂料。20世纪50年代日本开始生产以银系和碳系为主的防静电涂料。20世纪60年代美、英、日等国相继研制出抗静电涂料。20世纪80年代国外防静电技术和电热涂料技术获得迅速发展，我国也在20世纪50年代开始研究和应用抗静电涂料。 通常，高分子材料大多是电绝缘性材料，其表面电阻率ρs和体积电阻率ρv很大[1](ρs为1014~1017Ω·m，ρv为1015~1018Ω·m)。体积电阻率小于100Ω·m的为高分子导电材料，用于导电和电磁屏蔽；体积电阻率为100~106Ω·m为半导体材料，主要用于发热电阻件和电极；体积电阻率电为105~1010Ω·m的材料主要用于抗静电材料[2]。当材料体积电阻率小于108Ω·m，或表面电阻率小于109Ω·m时，即使产生静电荷也会很快向周围环境泄放。抗静电涂层作 为功能性涂层，其表面电阻率通常在105~109Ω·m，可以利用静电的泄放效应，将积聚在物体表面的静电荷及时泄放，避免静电积累所引起的各种问题，因此广泛应用于电子、电器、航空、化工、印刷等多种工业领域。 1国内外抗静电涂层材料研究状况 抗静电涂料分为添加型和本征型两类，本征型抗静电涂料技术尚不成熟，因此目前大量使用的抗静电涂料一般为添加型涂料。添加型抗静电涂料是在不导电的基料树脂中添加一定的导电填料实现导静电的功能，只有导电填料的体积分数达到一定的程度才能形成导电网络或通路，体现出导电的性质。常用的导电填料有：碳系材料(炭黑、石墨等)、金属粉末(银粉、铜粉、镍粉等)、半导体金属氧化物(氧化锡、氧化铁、氧化锌)、导电纳米粒子和防静电助剂等。其中金属粉末密度大，形成导电通路需要较大的体积分数，表层易氧化，会降低甚至失去导电性，而且耐腐蚀性差，从而影响涂层的其他性能，因此金属粉末作为导电填料的应用受到一定限制；抗静电剂耐温性、耐水性、耐油性、耐腐蚀性、耐久性差，抗静电性能不稳定；早期抗静电涂料一般采用碳系材料作为导电填料，黑色导电石墨和炭黑分散性差，制品颜色黑，不容易调制为较浅的其他颜色；随着科技的发展，逐渐出现了半导体金属氧化物和纳米导电粉等新型导电填料，并在抗静电涂料中得以应用，这类材料颜色浅，易于调色，丰富了抗静电涂料的颜色体系，但这类材料单独使用时添加量大，分散稳定性较差，会影响涂料和及其涂层的性能，因此一般与碳系材料配合使用。近年 导电涂料的研究进展 前言 导电涂料是近年来随着涂料工业与现代工业的高速发展而出现的一种功能材料,是指涂于非导电底材上,使其具有一定的传导电流和消散静电荷能力的涂料,其成膜物质大多数是绝缘的。为了使涂料具有导电性,常用的处理方法是掺入导电微粒。目前,一些工业发达的国家都在开发导电涂料,其中日本和美国在这方面起步较早,研制的大多数产品是镍粉、铜粉、银粉以及炭黑等填充的导电涂料。导电涂料作为导电使用的涂层,在电子工业、建筑工业以及航空技术等方面都具有重要的实用价值。本文主要综述了本征型导电涂料和掺杂型导电涂料的研究进展。 1本征型导电涂料的研究进展 本征型导电涂料是指以本征型导电聚合物为成膜物质所制成的导电涂料。目前,导电高分子用于导电涂料的制备方法大多集中在直接利用导电高分子作成膜树脂、导电高分子与其他树脂混合使用、导电高分子材料作为导电填料使用等方面,其中最典型的代表有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等是目前较为活跃的一个研究领域,而研究较多的是聚苯胺与聚吡咯。聚吡咯(P P y)是一种具有广泛应用前景的导电高分子材料,吡咯(P y)单体在氧化剂的存在下能比较迅速地氧化聚合成P P y,但纯P P y即不经过掺杂时其导电性较差。只有经过合适掺杂剂掺杂后才能表现出较好的导电性,导电聚吡咯的两种掺杂结构如图1所示。尚秀丽[1]等采用相分离原位聚合法在醋酸纤维素(C A)基体中合成聚吡咯(P P y)可制成均匀的 P P y/C A导电复合薄膜,成膜后朝向玻璃的膜面(反面)是绝缘的,而朝向溶液的膜面(正面)却是导电的。膜中吡咯/醋酸纤维素的投料比为0.091时,导电复合膜的表面电阻约为20Ω/cｍ。 在众多导电聚合物材料中,聚苯胺由于原料价格低、合成简单、导电率高、耐高温及抗氧化性好、环境稳定性好等优点,成为研究的热点,被认为是最具有应用前景的导电高分子材料。本征态的聚苯胺是不导电的,只有经过质子酸掺杂后才具有导电性,而用大分子质子酸掺杂的聚苯胺导电性能则更加优异,这是因为一方面大分子质子酸具有表面活化作用,相当于表面活性剂,掺杂到聚苯胺当中可以提高其溶解性；另一方面,大分子质子酸掺杂到聚苯胺中, 使聚苯胺分子内及分子间的构象更有利于分子链上电荷的离域化,电导率得到大幅度提高。李红敏等[2]以十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PANI)为导电组分,三氯甲烷为溶剂,采 用溶液共混法制备聚苯胺/丙烯酸酯共聚物(AA)导电薄膜。研究表明聚苯胺粒子均匀地分布在基体中形成较为良好的导电网络而使共混物具有良好的导电性。 刘谊君等[3]采用氧化缩聚合成法制备了无机酸掺杂的低成本、高导电率的导电聚苯胺,以其为导电填料,以环氧树脂为成膜物,制备出一种电导率在10-8～10-5S/m范围内的新型导电涂料。 宁晓辉等[4]用化学氧化聚合方法合成了具有纳米尺寸的聚苯胺,以其为导电填料,以丙 烯酸酯为成膜物,制备出一种电导率在10-8～10-4S/m范围内的新型防腐导电涂料。 2掺杂型导电涂料的研究进展 掺杂型导电涂料是指以高分子聚合物为基础加入导电物质,利用导电物质的导电作用,来达到涂层电导率在10-12S/m以上。它既具有导电功能,同时又具有高分子聚合物的许多优异 关于防静电涂料(油墨)的报告 一、静电的产生及危害 静电荷的产生：不同静电序列的物质(电荷逸出功不同)由于摩擦或电场感应发生电荷正/负电荷的转移而产生或者与带有静电荷的物体接触，使物体携带静电荷。 静电荷的危害：静电荷有多方面的危害 第一类危害是静电放电，最严重的静电放电会产生火花，在易燃易爆品存在地方（例如化工，石油和石油产品生产车间或者仓库，天然气或煤矿瓦斯含量高的生产地点）可能引发爆炸和火灾，造成巨大的人员伤亡和经济损失；其次快速静电放电的电流对现代电子产品的破坏（特别是对集成电路元器件的击穿），可使昂贵的设备毁于一旦。 第二类危害是静电吸附，静电能对细小的尘埃颗粒产生强烈的吸附作用，导致生活生产中的诸多不便，特别是造成医药医疗电子半导体等行业的净化生产环境污染的积累，为生产带来损失；带有静电的微粒的聚集能对敏感电路形成的静电场干扰，导致信号失真或屏蔽，而造成机器运转失常，或者信息传输失败；在航空航天等领域更有可能造成火箭发射失败，卫星失控，导弹失准等重大损失。 第三类危害是静电荷存在会增加物质的反应活性，而对食品和化妆品等的保存产生严重影响。 第四类危害是对人体健康的危害，曾有医学专家研究证实，皮肤静电干扰可以改变人体体表的正常电位差，影响心肌正常的电生理过程。这种静电能使病人加重病情，持久的静电还会使血液的碱性升高，导致皮肤瘙痒，色素沉积，影响人的机体生理平衡，干扰人的情绪等。 高分子材料:高分子材料现在广泛应用于生产生活各个领域,作为产品的组成部分、容器、包装材料和衣物材料可以说是无所不在。但是被广泛使用的合成高分子材料绝大部分是高电阻率的绝缘材料，很容易产生和携带静电荷，形成高电压的静电，对现代工业和生活带来了无法估计的损害，仅电子工业的静电危害损失都在每年100亿美元以上。 二、技术现状及面临的新形势 为了解决高分子材料所带来的静电危害，对高分子材料和产品防静电改性一直是被广泛研究的课题。解决的途径主要有三种方法： 一是将高分子材料的电导率提高，往高分子材料内添加高含量的导电填料，加工成本征导电或者防静电高分子材料，但合成和加工存在较多困难，成本较高，而且会牺牲高分子材料的多方面性能，加大其应用局限性，故尚未得到广泛应用。 二是增加空气湿度，使相对空气湿度保持在60%以上，因为较高空气湿度有 导电涂料的研究现状及发展趋势3 石 玉1 孟祥飞1 郑建龙2 (1西安工业大学材料与化工学院 西安 710032 2总后建筑工程研究所 西安 710032) 摘 要:导电涂料是一种特种功能涂料。根据导电原理可分为添加型导电涂料和本征型导电涂料。本征型的导电涂料主要有聚苯胺型和聚吡咯型。添加性的导电涂料主要有碳系、金属系、金属氧化物系和复合类。本文主要介绍了各种导电涂料的发展现状,国内外的导电涂料发展概况,以及导电涂料的今后发展方向。 关键词:导电涂料;导电性;导电填料 Abstract:The conductive is a kind of s pecial functi on coating.It can be classified additive type conducting coatings and intrinsic type conductive coatings.the intrinsic type conductive coatingsmainly include polyaniline and polypyrr ole,etc.the additive type conduc2 ting coatings mainly include carbon-filled,metal-filled,filling metal oxides and filling compounds.W e briefly discuss the current de2 vel opment of all kinds of the conductive coatings,the devel opment inland and abr oad,and the future devel opmental directi on. Key word:conductive coating;electrical conductivity;conductive fillers 导电涂料是涂于高电阻率的高分子材料上,使 之具有传导电流和排除积累静电荷能力的特种涂 料,可涂覆于任何形状基材的表面或内部。导电涂 料按组成及导电机理可分为两大类:结构型(亦称本 征型)导电涂料与复合型(亦称添加型)导电涂料。 本征型导电涂料的导电材料是高聚物自身。添加型 导电涂料的导电材料是在绝缘高聚物中添加的导电 物质(金属、石墨等),利用导电物质的导电作用,使 高聚物具有导电性能。 1 本征型导电涂料的研究现状 美国的Mac D iar m id与日本的白川用I 2和A sF 5 掺杂聚乙炔后发现经过掺杂的聚乙炔导电率增加了10-12个数量级,接近于金属导体。这一发现,突破了“高分子是绝缘体”的观念,引起了人们的关注。1980年左右,人们认识到聚乙炔的导电率虽高,但是其稳定性难以解决,所以研究方向转向了聚吡咯、聚苯胺等导电高聚物。 1.1 聚苯胺导电涂料研究现状 聚苯胺导电性能好,空气中稳定及热稳定性高,但是其不溶不熔、难以加工成型的难题一直困扰着人们。曹镛等[2]用樟脑磺酸掺杂的聚苯胺100%溶于间甲酚,用十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺完全溶于甲苯,这种溶解性来源于掺杂剂本身的溶解性,掺杂剂中的S O 3 H基团与聚苯胺结合,可溶性基团分布在聚苯胺/掺杂剂复合物的外围,致使聚苯胺可溶。这种“掺杂剂诱导增溶”法对解决聚苯胺等导电高分子难以加工问题取得了突破性的进展。目前利用“掺杂剂诱导增溶”法已制得了可溶于水系[3]的聚苯胺。由于聚苯胺有良好的导电性能,所以可应用在导静电涂层方面。填加量为5%—8%时,其导电效果可与导电填料40%时相比。谷亚新[4]等以聚苯胺为导电填料,聚酰胺为固化剂制备了聚苯胺/环氧树脂的导静电涂料。高额的合成费用增加了聚苯胺涂料的生产成本,刘谊君等[5]采用氧化缩聚合成法制备了无机酸掺杂低成本、高电导率的导电聚苯胺,并以该导电聚苯胺为导电填料,以环氧树脂为成膜物,制备出了成本低,电导率可调的导电涂料。近年来,聚苯胺较多用于导电防腐领域。聚苯胺防腐机理[6-7]非常复杂,对其研究已取得很大进展。中国科学院长春应化所王献红等认为聚苯胺防腐机理是中 53 3收稿日期:2008-06-13ABS阻燃抗静电
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抗静电涂料的抗静电机理探讨
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