涂料技术
研究导电防腐环氧涂料的研究和制备
3.2溶剂的选择 
作为导电涂层的溶剂,应对树脂具有较好的溶解力,又不能降低导电材料的导电性,且挥发速度快。环氧树脂通常所用的溶剂为:环己酮(A)、正丁醇(B)和二甲苯(C)。本实验按2.2.2配制涂料,对比了不同溶剂及混合溶剂所得涂料的性能,结果见表2。
 
作为导电涂层的溶剂,应对树脂具有较好的溶解力,又不能降低导电材料的导电性,且挥发速度快。环氧树脂通常所用的溶剂为:环己酮(A)、正丁醇(B)和二甲苯(C)。本实验按2.2.2配制涂料,对比了不同溶剂及混合溶剂所得涂料的性能,结果见表2。

表2
由表2可见,正丁醇+二甲苯(即B+C)混合溶剂所配制的导电涂料,其性能优良,且正丁醇和二甲苯的沸点较环己酮的低,所以挥发速度较快,涂层易干,烘干温度仅60°C,更节约能源,同时易于涂覆,所得涂层的电阻率也较低。故选择正丁醇+二甲苯的混合液做溶剂。 
3.3导电填料的选择
导电填料是涂层导电的关键,所以导电填料的选择及其相关的一些性能将决定涂层的导电性能。本文针对导电填料的种类及其含量对涂层电阻率的影响进行了研究。
3.3.1导电填料的选择
复合系导电填料目前主要有银包铜粉和银包玻璃微珠。本试验以铝为基体,对这两种导电填料(其中银的质量分数均为30%)进行研究,试验结果见表3。
 
3.3导电填料的选择
导电填料是涂层导电的关键,所以导电填料的选择及其相关的一些性能将决定涂层的导电性能。本文针对导电填料的种类及其含量对涂层电阻率的影响进行了研究。
3.3.1导电填料的选择
复合系导电填料目前主要有银包铜粉和银包玻璃微珠。本试验以铝为基体,对这两种导电填料(其中银的质量分数均为30%)进行研究,试验结果见表3。

表3
由表3可见,两种粉体所得涂料的导电性均较好,但银包铜复合系导电填料价格较高,且当其含量为80%时,所得涂料的黏度较低,流动性较差,涂层不均匀、较粗糙。腐蚀实验发现,由银包铜粉所制得的涂层较粗糙,不致密,酸雾很容易渗入,在电解工作槽中放置较短时间后即起泡,与基体脱离;而银包玻璃微珠复合系所得涂层的电阻率基本为≤10-2Ω·cm,且价格仅为银的1/3。当银包玻璃微珠含量为80%时,所得涂料的流动性好,涂层平整、致密、导电性好。实验中,亦选择在银包玻璃微珠中掺杂碳粉和银粉进行比较。结果发现,掺杂碳粉的银包玻璃微珠所得的涂料,由于碳粉导电性差,而松装密度大,需要较多的树脂才能将其包覆,导致树脂含量增大,导电性降低,而且涂层呈碳黑色,表面有明显的颗粒;掺杂银粉所得的涂料,调制好后放置一段时间,银会迁移到表面,导致涂料中银分布不均,所得涂层的电阻率亦分布不均,干燥后的涂层呈银灰色,表面较粗糙。故本试验只选择银包玻璃微珠做导电填料。 
3.3.2银包玻璃微珠含量的影响
涂层导电是通过导电填料粒子间的相互接触形成导电通路来实现的,涂层的电阻率与导电填料的填充量之间必然有直接关系[17]。改变银包玻璃微珠的加入量(银的质量分数均为30%),采用正丁醇+二甲苯混合溶剂,按2.2.2配制导电涂料后,将其涂于铝基体上进行检测,试验结果如表4所示。
 
3.3.2银包玻璃微珠含量的影响
涂层导电是通过导电填料粒子间的相互接触形成导电通路来实现的,涂层的电阻率与导电填料的填充量之间必然有直接关系[17]。改变银包玻璃微珠的加入量(银的质量分数均为30%),采用正丁醇+二甲苯混合溶剂,按2.2.2配制导电涂料后,将其涂于铝基体上进行检测,试验结果如表4所示。

表4
由表4可见,银包玻璃微珠含量在70%~90%的范围时,电阻率随其含量的增加而减小,导电性较好。 
当导电填料含量<70%时,由于其含量较少,粒子之间相互接触的几率较小,导电网络不容易形成,因而电阻率急剧增大;当导电填料的含量>90%时,虽然粒子相互接触的几率增大,但是由于树脂的含量相对较少,连接导电粒子的树脂黏结效果相应下降,反而使粒子间相互接触的机会减少,导致电阻率增大,并且导电浆料的黏结性变差。故当填料含量达到临界值时,才会形成空间导电网络,这时涂层的导电率趋于最大值[18]。因此,银包玻璃微珠含量在70%~90%时,电阻率达到最佳值。
为了保证涂层具有很好的导电性和附着力,实验确定银包玻璃微珠含量为80%。但是,若要保证涂层具备一定的防腐性能,则银包玻璃微珠含量应为70%。即应根据不同的需要,确定银包玻璃微珠的含量。
3.4烘干温度的影响
按以上配比制备导电涂料,将其涂于铝基体上,改变烘干温度进行检测,试验结果如表5所示。由表5可见,温度过高,溶剂挥发加剧,涂层易出现针孔及开裂现象,造成导电性能下降;但温度过低,则固化时间延长,导电填料相易沉降,出现基体树脂浮于导电膜表面的现象,从而造成表面导电性能的恶化。所以较适宜的烘干温度为50~80°C,最佳温度为60°C。
 
当导电填料含量<70%时,由于其含量较少,粒子之间相互接触的几率较小,导电网络不容易形成,因而电阻率急剧增大;当导电填料的含量>90%时,虽然粒子相互接触的几率增大,但是由于树脂的含量相对较少,连接导电粒子的树脂黏结效果相应下降,反而使粒子间相互接触的机会减少,导致电阻率增大,并且导电浆料的黏结性变差。故当填料含量达到临界值时,才会形成空间导电网络,这时涂层的导电率趋于最大值[18]。因此,银包玻璃微珠含量在70%~90%时,电阻率达到最佳值。
为了保证涂层具有很好的导电性和附着力,实验确定银包玻璃微珠含量为80%。但是,若要保证涂层具备一定的防腐性能,则银包玻璃微珠含量应为70%。即应根据不同的需要,确定银包玻璃微珠的含量。
3.4烘干温度的影响
按以上配比制备导电涂料,将其涂于铝基体上,改变烘干温度进行检测,试验结果如表5所示。由表5可见,温度过高,溶剂挥发加剧,涂层易出现针孔及开裂现象,造成导电性能下降;但温度过低,则固化时间延长,导电填料相易沉降,出现基体树脂浮于导电膜表面的现象,从而造成表面导电性能的恶化。所以较适宜的烘干温度为50~80°C,最佳温度为60°C。

表5
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