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涂料技术

醇溶性EMI导电涂料配方的设计(二)

时间:2009-07-28 03:46:06 来源: 作者:孙慧编辑 点击:
[据ecialChem3月10日报道]由表中三组实验可以得到这样的结论:在异丙醇作为溶剂时,这三项成份混合可形成均一的有机载体,而该体系用10%的H2O稀释不影响体系的混溶性。该体系的异丙醇含量下降到一定比例时,三项成分会形成均匀的固体相析出。 本实验配方设计是将相分离理论和反应动力学原理应用在成膜过程中,发生相分离后会出现不同的相存在的情况,并非所有的相分离结果都是配方设计时所希望的。由于生产工艺及改性基团不同,市场上并非所有醇溶性丙烯酸树脂都会发生配方中所提及的明显的液固相明显分离――固相收缩物理反应。所以测试作为主体树脂的醇溶性丙烯酸树脂在高出水容忍度后体系的状态是必要的。具体实验方法:(1)用异丙醇溶解成20%固含的树脂溶液;(2)用水稀释至溶液不再澄清(稀释过程不断用低剪切力搅拌测试体系);(3)计算已添加水的总量,并在此体系中再加入1/3已添水总量的水,使用低剪切力搅拌体系10min。
溶解性测试
结果(以下各项以20%质量百分比测试在指定混合溶剂中的溶解情况)
醇溶性丙烯酸树脂
辅助树脂
改性蜡
异丙醇
溶解,透明清澈有机载体
溶解,透明清澈有机载体
溶解,浅黄色清澈有机载体
H2O
完全不溶解
完全不溶解
完全不溶解
异丙醇:H2O(90:10)
溶解,透明清澈有机载体
溶解,透明清澈有机载体
溶解,浅黄色清澈有机载体
异丙醇:H2O(70:30)
部分溶解,部分呈树脂胶团析出
部分溶解,部分呈树脂胶团析出
溶解,浅黄色清澈有机载体
异丙醇:H2O(50:50)
部分溶解,部分呈树脂胶团析出,且有不溶颗粒存在
部分溶解,部分呈树脂胶团析出,且有不溶颗粒存在
部分溶解,呈浅黄色溶液,且有不溶颗粒存在
表3 混合树脂的混溶性结果Tab.3 The result of the solution test about the fix resin
烘烤时间/min
剩余质量/g
固体份含量/%
有机载体表观
0
30
20
均匀透明清澈的牛顿流体
10
16.8
35.7
均匀透明清澈的牛顿流体,体系粘度升高
20
8.3
72.3
均匀透明清澈的固体
30
7.5
80
均匀透明清澈的固体
40
6.7
89.5
均匀透明清澈的固体
50
6.2
96.7
均匀透明清澈的固体
60
6.2
96.7
均匀透明清澈的固体
分别用配方选用样品和非配方样品作对比实验,见表4。 表4 相分离后状态实验结果(g)Tab.4 The result of the phase division(g)
品种
水容忍度
表观状态
结果
配方选用树脂样品
12.6
树脂成团析出,有明显的两相分离,固相收缩
OK
非配方选用的样品
6.8
呈乳白色胶状体系,目视无明显两相分离
NG
2.2.2 溶剂的选择 实验配方中选用异丙醇作为溶剂的主载体是因为它有比较合适的挥发速率和对体系良好的溶解性,这些已在上述中讨论。稀释剂也选用异丙醇是为了简化实验体系,更好地分析相原理在其中的作用。在实际的应用中,在喷涂时使用的稀释剂是工业乙醇。由于工业乙醇与异丙醇在溶解性方面有大致相同的物理性能,在成膜时可起到与异丙醇相同的作用。其次,工业乙醇的挥发速率比异丙醇更快,在相分离时产生的动力作用更明显。另外,使用工业乙醇代替异丙醇,可降低涂装的成本。在使用工业乙醇时需要注意的是涂装气压要适当减小保持在0.2-0.3MPa会有比较好的效果。另一个需要注意的方面是作为稀释剂的添加量,这可以通过实验得到比较合理的数据。一般来说,工业乙醇的稀释量会比用异丙醇的大。本实验的配方如果换成工业乙醇稀释,稀释比为1:1。另外,体系中溶剂的表面张力的调整也非常重要,这对导电涂料涂装后的涂布效果影响非常明显。这方面的调整可根据涂装环境的实际情况以及结合有经验的配方工程师的建议来进行。2.2.3 H2O的选择 H2O必须选择纯净水,否则水中的碱性杂质可与导电填料(银包铜)发生化学反应,将铜反应成碱式碳酸铜(俗称铜绿),影响涂料的储存性。分别选用纯净水和自来水作出储存实验:前者90d外观无明显变化,后者14d后开始出现明显的铜绿。 2.2.4 改性蜡的添加 改性蜡是作为辅助助剂添加。成膜后可提高膜的耐磨性。使用时测试与主体树脂的混溶性,以及对水的容忍度和混溶性即可。 2.2.5 导电填料的选择 选择比重和平均粒径较小的导电填料有利于导电涂料的施工与成膜。导电填料本身的导电性能决定了涂料成膜后的导电性能,所以挑选导电率好的导电填料也是非常重要的。 3 结论 (1)快速均匀的相分离为导电涂料膜提供更强的内聚力和更优秀的导电性能。 (2)水与醇类溶剂的使用降低了涂料对塑料素材的侵蚀作用,通过内应力的测试可知该体系导电涂料适用的塑料素材品种的范围得到大大的拓宽。 (3)成膜过程中水的存在避免了因使用快干溶剂而造成的膜的发白,提高了涂装的良品率。 (4)醇溶性体系导电涂料的开发使用让导电涂料更环保更节能。
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