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偶聯(lián)劑對炭黑導(dǎo)電涂料導(dǎo)電性能的影響
復(fù)合型導(dǎo)電涂料一般以普通的絕緣聚合物為主要基質(zhì)(成膜物),并摻入一定的導(dǎo)電填料,混合研磨后涂于工件上,在一定的溫度下固化成膜[1]。其中價格低、耐氧化的炭黑復(fù)合導(dǎo)電涂料的研究和開發(fā)越來越受到重視。
導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性能主要與填料的導(dǎo)電性、含量、顆粒大小以及聚合物與填料顆粒的相容性等因素有關(guān),炭黑顆粒越細(xì),網(wǎng)狀鏈堆積越緊密,比表面積就越大;單位質(zhì)量顆粒多,就越有利于在基質(zhì)中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。在其它條件一定時,炭黑顆粒在聚合物中的分散狀況將決定導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電性能。炭黑顆粒達(dá)到納米級時,比表面積很大,在涂料制備過程中容易產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象,而偶聯(lián)劑會顯著影響填料在基質(zhì)中的分散性和濕潤性[2],因此有必要研究不同偶聯(lián)劑對涂料導(dǎo)電性能的影響。另外,碳系復(fù)合導(dǎo)電涂料成膜過程中易產(chǎn)生裂紋而使得導(dǎo)電穩(wěn)定性較差,影響涂料的應(yīng)用,有效的處理方法之一就是加入偶聯(lián)劑。由此可見,偶聯(lián)劑的應(yīng)用將直接決定碳系復(fù)合導(dǎo)電涂料導(dǎo)電性能的優(yōu)劣。本實驗主要研究了三種鈦酸酯偶聯(lián)劑ＮＴＣ 401、ＣＴ 136、ＪＳＣ,兩種硅烷偶聯(lián)劑ＫＨ 550、ＫＨ 570對炭黑導(dǎo)電涂料導(dǎo)電性能的影響,發(fā)現(xiàn)不同的偶聯(lián)劑、以及同一種偶聯(lián)劑的不同加入方式,都對導(dǎo)電性能產(chǎn)生了不同的影響。
1實驗部分
1.1實驗設(shè)備
高速攪拌機(jī):ＬＪＱ 4型,天津市偉達(dá)試驗機(jī)廠;
超聲波振蕩器:ＣＸ 250型,北京醫(yī)療設(shè)備廠;
數(shù)字多用表:ＢＹ 1943型,上海恒平科學(xué)儀器有限公司;
電子天平:ＤＴ系列,江蘇常熟長青儀器儀表廠;
電熱恒溫干燥箱:ＤＨ72.1型,黃石市醫(yī)療器械廠。
1.2實驗材料
特導(dǎo)電炭黑ＨＧ ＩＰ:平均粒徑33ｎｍ,比電阻值0.52Ω·ｃｍ,淄博市臨淄華光化工廠;
醇酸清漆:石家莊市金魚油漆廠;
醇酸稀釋劑:石家莊市金魚油漆廠;
鈦酸酯偶聯(lián)劑:ＮＴＣ 401、ＣＴ 136、ＪＳＣ,南京曙光化工廠;
硅烷偶聯(lián)劑:ＫＨ 550、ＫＨ 570,蓋州市化學(xué)工業(yè)有限公司。
1.3試樣制備
將按照ＧＢ172779規(guī)定的75×25ｍｍ玻璃板用丙酮洗凈,烘干后置于干燥皿中待用。偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%,炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為15%。將特導(dǎo)電炭黑用偶聯(lián)劑處理后,加入醇酸樹脂以及稀釋劑用高速攪拌機(jī)進(jìn)行分散,然后按ＧＢ172779的刷涂法,涂于玻璃板上,每個樣品做3塊平行試樣,之后室溫固化24ｈ,在60℃下固化,待漆膜*干燥后進(jìn)行表面電阻測試。對ＫＨ 550質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的體系,采用四種方法進(jìn)行試驗:①直接加入法,按上述步驟將偶聯(lián)劑、炭黑直接加入樹脂中制成樣品;②預(yù)處理法,將偶聯(lián)劑用稀釋劑進(jìn)行稀釋后,加入炭黑,在磁力振蕩機(jī)中振蕩60ｍｉｎ,過濾,自然干燥后按上述步驟制成樣品;③后處理法,將偶聯(lián)劑和醇酸樹脂混合均勻后,放置于磁力振蕩機(jī)中振蕩60ｍｉｎ后加入炭黑,按上述方法制成樣品;④綜合處理法,將所用的偶聯(lián)劑分成兩份,分別按②、③的方法對炭黑和醇酸樹脂進(jìn)行處理后按上述方法制成樣品。
1.4性能測試采用數(shù)字多用表測定試樣的電阻值Ｒ,ＳＥＭ觀察涂層表面狀態(tài)。
2結(jié)果與討論
2.1偶聯(lián)劑對導(dǎo)電性的影響偶聯(lián)劑通過化學(xué)反應(yīng)和無機(jī)填料表面進(jìn)行偶聯(lián)結(jié)合,從而可提高填料在基料中的分散性和濕潤性。需要根據(jù)不同的基料填料體系,以及要實現(xiàn)的功能來選擇合適的偶聯(lián)劑及其處理方法。本實驗研究的炭黑醇酸導(dǎo)電涂料在不加任何偶聯(lián)劑的情況下,其電阻為105Ω。按照直接加入的工藝,研究五種偶聯(lián)劑對導(dǎo)電性的影響,實驗結(jié)果見圖1、圖2所示。