摘要:研究了使用三類不同導(dǎo)電填料制得的粉末涂料的表面電阻與導(dǎo)電填料含量的關(guān)系,確定了粉末涂料中各 類導(dǎo)電填料的滲濾閾值。用掃描電鏡(SEM)觀察了不同導(dǎo)電填料含量的粉末涂料的斷面形貌，用透射電鏡（TEM)觀 察分析了炭黑及導(dǎo)電二氧化鈦的結(jié)構(gòu)及粒徑。結(jié)果表明,填料不同,得到的粉末涂料的滲濾閾值有很大差別。對于炭 黑或?qū)щ姸趸?，其結(jié)構(gòu)性越高，比表面積越大,粒徑越小，導(dǎo)電性能越好，得到的滲濾閾值越低。
關(guān)鍵詞:粉末涂料;導(dǎo)電二氧化鈦;導(dǎo)電硫酸鋇;導(dǎo)電炭黑;導(dǎo)電云母;表面電阻;滲濾閾值 中圖分類號:TQ 630. 7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
熱固性粉末涂料利用效率高、不含揮發(fā)性物質(zhì)、易于操 作、環(huán)保,通常采用靜電噴涂法涂裝。粉末涂料通過摩檫或電 暈放電而帶電，然后涂覆到工件上,并通過靜電力粘著在工件 上。將涂覆有粉末涂料的工件加熱到粉末涂料軟化點(diǎn)以上的 溫度，粉末涂料開始熔化并在工件上形成連續(xù)的膜。進(jìn)一步 加熱后,就會引發(fā)粉末涂料的交聯(lián)反應(yīng)[1 。冷卻后，得到連
續(xù)、耐久的涂層。
在某些應(yīng)用中，希望涂敷的表面具有低表面電阻來提供 抗靜電性能,甚至是導(dǎo)電性能。通過添加導(dǎo)電填料制得的復(fù) 合性導(dǎo)電和抗靜電粉末涂料電性能持久穩(wěn)定,性能易調(diào)節(jié)。 在這種類型的粉末涂料中隨著導(dǎo)電填料粒子濃度的增加，粉 末涂料的表面電阻率逐漸減小，當(dāng)導(dǎo)電填料濃度達(dá)到某一臨
界值時(shí)，粉末涂料的表面電阻率突然急劇減小，出現(xiàn)由絕緣性 到導(dǎo)電性的性質(zhì)突變，這一臨界值被稱為滲濾閾值 (percolation threshold) 影響滲濾閾值的因素較多，包括導(dǎo)
電填料的種類、結(jié)構(gòu)與形態(tài)，粉末涂料基體與導(dǎo)電填料的相互 作用，加工條件等[4—6]。本文著重研究了不同導(dǎo)電填料及用 量對混合型體系粉末涂料導(dǎo)電性能的影響，并從導(dǎo)電填料的 結(jié)構(gòu)、比表面積、粒徑等方面對幾類導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性能的差 異進(jìn)行了分析。
250G,比利時(shí)Timcal公司；乙炔炭黑：611，上海焦化;導(dǎo)電二 氧化鈦:FT - 1000,日本石原;導(dǎo)電云母ECP - T1:北京特保導(dǎo) 電粉體材料發(fā)展中心;導(dǎo)電硫酸鋇ECP - B2:北京特保導(dǎo)電粉 體材料發(fā)展中心。
1.2主要設(shè)備
單螺桿擠出機(jī):PCS -30 11I7D,瑞士 BUSS公司;靜電噴 槍:PGC -丨,瑞士 ITW GEMA 公司；烘箱:UT6120,德國 Herae-us公司;表面電阻測量儀:TOM600ME，德國KLEINWACHTER 公司;掃描電子顯微鏡:S-2 150，日本HITACHI公司;透射電 子顯微鏡:JEM-7401F ,日本JE0L公司；比表面積分析儀： ASAP2010，美國 Micronmeritics 公司。
1.3樣品制備
1.3.1粉末涂料的制備
將不同的導(dǎo)電填料按照配方(見表1、表2)與其他原材料 混合均勻,并加人到BUSS單螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料口中,在螺桿 轉(zhuǎn)速為150 r/min, —區(qū)加熱溫度為80 二區(qū)加熱溫度為
115弋的條件下使混合料通過擠出機(jī)。擠出的物料壓片并冷 卻。將冷卻好的片狀物料在高速粉碎機(jī)中粉碎1 min,然后用 180目的篩網(wǎng)過篩，通過180目篩網(wǎng)的粉末即為成品粉末 涂料。
表1使用導(dǎo)電填料的粉末涂料的配方 Table 1 Formulation of powder coatings with different elec-
tric -conductive fillers content
組合配方 it，(導(dǎo)電填料)/%
0 5 15 25 35 45
P6060 180 180 180 180 180 180
GESR903H 120 120 120 120 120 120
導(dǎo)電填料 16.2 54.2 102.3 165.3 251.2
PV88 5 5 5 5 5 5
安息香 2 2 2 2 2 2
注:表中其余組分以質(zhì)量計(jì)。
表2使用導(dǎo)電炭黑的粉末涂料的配方 Table 2 Formulation of powder coatings with different carbon black content
組合配方 w(導(dǎo)電填料)/%;
0 5 10 15 20 25
P6060 180 180 180 180 180 180
GESR903H 120 120 120 120 120 120
炭黑 16.2 34. 1 54.2 76.8 102.3
PV88 5 5 5 5 5 5
安息香 2 2 2 2 2 2
注:表中其余組分以質(zhì)量計(jì)。
1.3.2樣板的制備
將制備好的粉末涂料加人到PGC -1靜電噴槍的粉斗中， 在噴涂電壓為60 kV,空氣壓力為100 kPa的條件下將粉末涂 料均勻地噴涂在經(jīng)過預(yù)處理的15 cm x 10 cm x 0. 8 mm的招 板上，將噴涂好的鋁板放人溫度為200 t的烘箱中烘烤
10 min,然后將樣板取出冷卻。涂膜的厚度控制在80
左右。
1.4性能測試
涂膜的表面電阻使用TOM600ME重錘式靜電電阻測試儀 進(jìn)行測量；
將試樣的斷面經(jīng)表面噴金后用掃描電鏡進(jìn)行形貌觀察； 分別稱取適量的導(dǎo)電二氧化鈦和導(dǎo)電炭黑,放人盛有氯 仿的試管中,用超聲波進(jìn)行分散。吸取少量經(jīng)超聲波振蕩后 的最終分散體，滴于覆有支持膜的銅柵網(wǎng)中心。待試樣干燥 后,用透射電鏡觀察導(dǎo)電二氧化鈦和導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)，根據(jù)透 射電鏡照片分析各種炭黑的平均粒徑。
2結(jié)果與討論
2.1導(dǎo)電填料的種類與用量對粉末涂料電性能的影響
圖1為分別使用了不同種類的導(dǎo)電填料的粉末涂料的表 面電阻與導(dǎo)電填料含量的關(guān)系曲線。圖2為使用不同炭黑時(shí) 表面電阻與炭黑含量的關(guān)系。
圖2使用不同炭黑的粉末涂料的表面電阻與填料含量的關(guān)系 Fig. 2 Relationship between surface resistor and different carbon black content of hybrid type powder coatings
由圖1和圖2可以看出，加人了不同導(dǎo)電填料的粉末涂 料的表面電阻隨著導(dǎo)電填料含量的變化出現(xiàn)了大致相同的趨 勢。在導(dǎo)電填料含量較低時(shí)，表面電阻基本沒有變化或者變 化很小;隨著導(dǎo)電填料含量的增加，表面電阻緩慢下降；當(dāng)達(dá)
