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冯春苗,吴奎录,李大鸣,王利群　     (中化建常州涂料化工研究院,江苏常州213016)     　　摘　要 : 讨论了家电板用黑色导电背漆的研制 , 着重讨论了导电材料的选用、树脂、颜填料及助剂对涂膜导电性能的影响。     关键词 : 导电背漆 ; X 型导电粉 ; 卷材涂料 ; 树脂 ; 颜色比 ( P /B) ; 家电板     0 　引　言     家电板的背面在特定情况下要求具有较好的导电功能 , 一般要求背面电阻 < 20 Ω。有些钢板 ( 如镀锌板 ) 自身具有较好的防锈功能 , 可选择不涂背漆 , 但有很多厂商使用极易生锈的冷轧钢板 , 这就需要背漆的保护。针对这一市场要求 , 本实验研发了黑色导电背漆。     1 　实验部分     1. 1 　主要原材料     HY - C - 04 树脂、 HY - E - 05 树脂、 HY - C - 03 树脂、 HY - C - 05 树脂 : 江苏鸿业公司 ; 氨基树脂 : 工业 , 进口 ; 改性环氧树脂 : 自制 ; 钛酸酯偶联剂、导电镍粉、乙炔炭黑、石墨粉、炭黑 : 工业 , 国产 ; X 型导电粉、导电炭黑、助剂 : 工业 , 进口。     1. 2 　涂料配方     涂料配方见表 1 。     1. 3 　实验步骤     将树脂、颜填料、分散助剂和适量溶剂混合均匀 , 以实验室小型砂磨机研磨到细度 < 25 μ m 后 , 加入其余树脂、交联树脂、助剂 , 高速分散混合均匀 , 制得导电涂料。制板检验性能。 表 1 涂料配方     1. 4 　导电性能检验方法     1. 4. 1 制板 　　宝钢冷轧钢板 , 经除油后钝化 , 以 6 # 线棒刮涂 , 板温 224 ～ 241 ℃ , 膜厚 3 ～ 5 μ m 。 1. 4. 2 检测 试样平放桌上 , 背漆一面向上 ; 两铝板 ( 厚 3 mm , 20 mm × 20 mm , 切边用砂纸打磨光滑 , 不可有氧化层 ) 。清洁干净后置于漆面 ( 间隔 50 mm ) ; 将数字式欧姆表两探针分别压紧于两铝板上 , 记录欧姆表读数。 2 　结果与讨论 2. 1 　导电机理 本导电背漆是由导电填料、绝缘性树脂、助剂和溶剂组成 , 属添加型导电涂料 , 该种涂料的导电机理主要是渗流作用和隧道效应。 　　在导电填料填充的涂层中 , 只有当导电粒子的填充量大到某一特定值 ( 绝缘性聚合物的堆积密度小到一定值 ) 时 , 才有电流流经的通道 , 涂层才具有导电性 , 此特定值称为渗流临界值。渗流作用就是导电粒子相互接触而产生的导电作用。渗流作用说明随着导电粒子数量的增加 , 涂膜导电性能增大 , 下面的实验也对该理论进行了验证。 　　导电粒子成膜后导电粒子或粒子团之间必有绝缘性聚合物包覆。在导电粒子之间 , 通过聚合物薄层的导电机理主要是量子力学的隧道效应。当两个导电粒子之间的非导电层很薄时 , 在电场作用下 , 电子越过很低的势垒 ( 或者说经过隧道 ) 而流动的现象称为隧道效应。 2. 2 　导电材料的选择及用量的确定 导电材料主要分为如下类别 : 金属类、碳类、金属氧化物类、无机盐类、导电高分子类、复合导电材料以及作为抗静电剂使用的表面活性剂类。为了适应市场的需求 , 选择导电材料时主要考虑导电性能好、价格较低的材料。 2. 2. 1 导电炭黑、乙炔炭黑和石墨 选用哥伦比亚公司的超导炭黑 , 基料树脂为 HY - C - 04 聚酯树脂 , 以氨基树脂为交联剂。表 2 为导电炭黑的加入量对涂膜导电性能的影响 ( 干膜厚 3 ～ 5 μ m) 。 表 2 导电炭黑加入量对涂膜导电性能的影响 点击此处查看全部新闻图片 　从表 2 结果可以看出 , 随着导电炭黑加入量的增加 , 涂膜的电阻减小 , 但在实验中发现 , 在颜基比为 0. 1 时 , 涂膜已出现粉化现象 , 颜基比为 0.25 时 , 漆膜已完全粉化。实验发现乙炔炭黑也存在同样的问题。 与导电炭黑相比石墨吸油量较小 , 实验发现颜基比为 0 . 7, 涂膜电阻 4 ～ 5 k Ω时 , 涂膜外观也已出现粉化 ; 颜基比为 1 . 15, 涂膜电阻 600 ～ 800 Ω时 , 漆膜已中等粉化。可见 , 在得到正常涂膜的情况下 , 导电炭黑、乙炔炭黑和石墨具备的导电性无法将漆膜的电阻降至 20 Ω以下。     2. 2. 2 导电镍粉     选用日本进口导电镍粉 , 树脂体系与 2. 2. 1 中所述相同。表 3 为导电镍粉加入量对涂膜导电性能的影响。 表 3 导电镍粉加入量对涂膜导电性能的影响  　由表 3 结果可知 , 单独使用导电镍粉 , 在颜基比超过 1 时 , 可满足涂膜的导电要求 , 且涂膜外观光滑 , 无异常现象。但涂料成本较高 , 因此需考虑选择其它导电材料。     2. 2. 3 X 型导电粉     树脂体系与 2. 2. 1 中所述相同 , 单独使用 X 型导电粉。表 4 所示为 X 型导电粉加入量对涂膜导电性能的影响 ( 涂膜厚度 3 ～ 5 μ m) 。 表 4 X 型导电粉加入量对涂膜导电性能的影响   　由表 4 结果可知 , X 型导电粉在颜基比超过 0 .6 时便可将涂膜电阻降至 20 Ω以下 , 具有较高的导电效率 , 且它的价格较低 , 应用在本配方中较为合适。该种导电粉导电效率高可能是由于其规则而坚硬的圆球形结构 , 其他实验中选用了该系列的其它类型的导电粉 , 由于规则度不高 , 或质地相对软 , 都没有 X 型导电粉的导电效果好。     实验发现 , 此导电粉对涂膜的厚度要求较为严格 , 在颜基比为 0 1 6 的配方中 , 膜厚超过 8 μ m 时 , 电阻值便升至 100 ～ 200 Ω。     2. 3 　树脂的影响     选用 X 型导电粉 , 颜基比为 0 . 6, 表 5 所示为不同树脂体系对涂膜导电性能的影响 ; 表 6 为板温对涂膜导电性能的影响 , 膜厚均为 3 ～ 5 μ m 。 基料树脂的羟值越高 , 漆膜的交联程度越好 , 则漆膜玻璃化转变温度 ( T g ) 越高 ; 基料树脂 T g 越高 , 则漆膜 T g 越高。涂膜的 T g 对涂膜的导电性能有一定的影响 , T g 越高 , 涂膜导电性能越差。这是由于两个导电粒子之间的树脂层随着 T g 的升高 , 势垒增高 , 在一定电场作用下 , 电子流动受到的阻碍大 , 电流弱 , 电阻增大。由表 5 可知 , 将 HY - C - 04 树脂与 HY -C - 03 树脂相比 , 两者的 T g 接近 , 但 HY - C - 03 树脂的羟值远高于 HY - C - 04 树脂 , 则 HY - C - 03 树脂的涂膜交联程度优于 HY - C - 04 树脂 , 涂膜的 T g 也高于 HY - C - 04 树脂 , 导致 HY - C - 03 树脂的最终涂膜导电性劣于 HY - C - 04 树脂 ; 同样的道理 , HY - C - 05 树脂与 HY - E - 05 树脂相比 , 后者的导电性不如前者。 HY - C - 05 树脂、 HY - E - 05 树脂与 HY - C - 03 、 HY - C - 04 树脂相比 , 前者的 T g 和羟值都远高于后者 , 因此前者涂膜的导电性较后者的差。而由表 6 结果可知 : 对同一涂料体系 , 随着板温的升高 , 涂膜的交联程度越来越好 , T g 越来越高 , 导电性能也越来越差。因此 , 在保证涂膜具有适当的抗刮伤性时 , 可以选择最终涂膜玻璃化转变温度较低的树脂体系。 表 5 不同树脂体系对漆膜导电性能的影响 表 6 不同板温对 HY - C - 05 体系漆膜导电性能的影响     2. 4 　其他颜填料及助剂的选择     对于黑色颜料的选择 , 从导电性、遮盖力、价格等方面对导电炭黑、普通中色素炭黑、乙炔炭黑、高色素炭黑进行了对比。实验证明 , 这几种颜料对涂膜的导电性能无影响 , 单从价格和遮盖力考虑 , 中色素炭黑较适合。因为导电性能的要求 , 漆膜厚度需控制在 3 ～ 5 μ m 。为保证较好的遮盖力 , 炭黑用量较大 , 涂料的流动性不好 , 而石墨具有优异的流动性、防腐性、润滑性 , 可以作为填料。在对石墨加入量的对比实验中发现 , 与导电炭黑一样 , 石墨加入量的多少对漆膜的导电性能无影响。其用量只需考虑涂料和涂膜的状态即可。     实验证明 , 选用不同助剂对漆膜的导电性能亦无影响。 X 型导电粉的密度很大 , 在涂料中极易沉降。实验发现 , 不用分散剂或选用不合适的分散剂制备的颜料浆经 1 h 贮存后便沉为硬底 , 而选用本配方的钛酸酯偶联剂分散后 , 15 d 后观察是极易搅起的软底。 3 　结　语    (1) 综合性价比 , 本导电背漆中导电材料选用 X 型导电粉 , 颜基比为 0 . 6, 漆膜厚度控制 3 ～ 5 μ m;    (2) 漆膜的导电性能主要是由添加入的 X 型导电粉决定的 ;    (3) 树脂体系的玻璃化转变温度对涂膜的导电性有一定的影响 ;    (4) 选用钛酸酯偶联剂对导电粉进行分散 , 可以提高导电粉浆和涂料的防沉性。    如转载, 请注明: 资料来源"中国艺术涂料网" 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”