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图3 涂层的SEM照片（放大倍数500）
 

2.2不同处理方法对导电性的影响

根据偶联剂的结构特点、耐水性、实际使用的对象和场合,采用有效的使用方法,才能充分实现偶联剂的效果。偶联剂的一般使用方法有两种:预处理法和直接加入法[2]。作为导电复合涂料的助剂,有必要考察第三种不同使用方法即后处理法,将偶联剂首先与树脂混合,放置一定时间后再加入铜粉,处理结果可能对了解偶联剂的作用机理有所启发。JSC不同处理方法的实验结果见表1。

表1 不同处理方法对电阻的影响

 

表1结果表明,预处理法得到的涂层电阻最高,后处理法次之,直接加入法得到的涂层电阻最低。根据复合导电涂料的导电机理,只有在导电粒子表面形成厚度适中的保护膜时,偶联剂才能起到分散、保护作用同时又能提高导电性[3~4]。当偶联剂的质量分数一定时,预处理法由于能够避开溶剂和环氧树脂的影响,因而包覆效果最好,但影响了涂层的导电性;直接加入法的效果最好,在这种情况下可以形成厚度适当的偶联层,同时又起到良好的分散作用。

后处理法是不合常规的处理方法,似乎是没有意义的,因为与含有大量羟基的环氧树脂-溶剂体系混合较长时间后(60min),偶联剂可能已经失去了偶联功能。但结果表明,后处理法依然能降低体系电阻,说明偶联剂在导电涂料中的作用并非仅仅是偶联、分散。对于比较复杂的复合导电涂料体系,如何选择或者设计合成高效的偶联剂,依赖于对偶联剂作用机理的深刻认识。上述研究表明,偶联剂的作用可能不止于偶联、分散,究竟如何,尚须进一步深入研究。

2.3加入JSC的导电涂料的耐候性

图4为涂层的电阻随放置时间的变化情况。由图4可知,未经偶联剂处理的涂层随着放置时间的延长体系电阻逐渐上升,从0.1Ω到101Ω,变化较大。由于铜在常温下很容易被氧化,而铜粉与树脂基体未形成良好的粘接,因此涂层的电阻率会逐渐升高;但是用质量分数2%的JSC处理后,涂层经过600h耐候实验电阻基本没有变化,说明铜粉、偶联剂与树脂基体结合良好,可以有效抑制铜粉的氧化。由此可见,加入合适的偶联剂不仅能够提高导电性,而且可以有效抑制铜粉的氧化。

图4 涂装电阻随时间的变化
 

3·结论

(1)偶联剂的种类很多,对于不同的复合导电涂料体系,应该通过实验选择合适的偶联剂及用量。合理的偶联剂不仅能够提高涂层的导电性,同时对铜粉的氧化有明显的抑制作用。

(2)铜粉-环氧导电涂料中,钛酸酯偶联剂JSC质量分数为2%,偶联剂、铜粉、环氧同时加入时,涂料具有较好的防氧化效果,体系的导电性最好。