常玉 梁劍鋒 劉戎志

華南師范大學(xué)化學(xué)系，廣州510631廣州秀珀化工有限公司，511495

    摘要：采用未改性的低成本乙炔炭黑為導(dǎo)電填料，以優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的天然腰果殼油衍生物合成的多元胺為固化劑，制備出了成本低、導(dǎo)電性能優(yōu)良的雙組分環(huán)氧防靜電地坪底涂涂料，并探討了該涂料的配方設(shè)計(jì)及其主要成分對(duì)涂膜導(dǎo)電性和理化性能的影響。

    關(guān)鍵詞：防靜電環(huán)氧地坪  乙炔炭黑 導(dǎo)電底漆

    防靜電地坪涂裝系統(tǒng)需要導(dǎo)電底漆來(lái)配套施工，而低成本的導(dǎo)電地坪底漆可以大大降低整個(gè)防靜電地坪工程的造價(jià)，從而降低了該套涂裝系統(tǒng)的成本，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文通過(guò)選擇未改性的低成本乙炔炭黑為防靜電地坪底漆的導(dǎo)電填料，以優(yōu)質(zhì)低廉的天然腰果酚合成的多元胺為固化劑，制備出了導(dǎo)電性能優(yōu)良，滿足防靜電環(huán)氧地坪施工要求的底漆涂料。

    1涂料制備

    1.1基本配方（見表1）

表1

    1.2生產(chǎn)工藝

    低成本環(huán)氧防靜電地坪涂料底漆的生產(chǎn)工藝流程見圖1，固化劑的生產(chǎn)工藝流程見圖2。

圖1、2

    1.3性能

    產(chǎn)品性能檢測(cè)結(jié)果見表2。由表2可見，此產(chǎn)品性能符合或超過(guò)了防靜電地坪涂料通用規(guī)范（SJ/T11294-2003）關(guān)于底漆的標(biāo)準(zhǔn)。

表2

    2配方設(shè)計(jì)及分析

    2.1樹脂的選擇

    環(huán)氧樹脂具有力學(xué)性能好、粘結(jié)性能高、固化收縮率低以及綜合性能優(yōu)異等特點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的地坪涂料用合成樹脂。環(huán)氧樹脂的類型及相對(duì)分子量對(duì)涂料的性能的影響很大，雙酚F型環(huán)氧樹脂粘度低，各種性能較好，但價(jià)格偏高；環(huán)氧E-20(雙酚A型)為固態(tài)，需要較多的溶劑溶解及稀釋才能配漆，而且作為底漆及砂漿層的粘結(jié)漆料，漆膜較軟，不適合使用；環(huán)氧E-51(雙酚A型)粘度、各種性能均較理想，但價(jià)格也較高，適合作表面要求較高的面漆層樹脂。環(huán)氧E-44(雙酚A型)為粘度較高的液態(tài)樹脂，配合少量的稀釋劑即能滿足作為底漆及砂漿層用樹脂，而且成本比E-51低，是比較理想的防靜電環(huán)氧地坪涂料底漆用樹脂。其柔韌性、附著力、耐沖擊性等各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)環(huán)氧防靜電底漆的性能標(biāo)準(zhǔn)，是低成本環(huán)氧防靜電底漆用樹脂的首選。

 2.2固化劑的選擇
    防靜電底漆除要求一般底漆的理化性能外，漆膜還需要滿足表面電阻、體積電阻的指標(biāo)，所以固化劑的選擇至關(guān)重要。為了保證底漆的電阻值符合防靜電地坪涂料通用規(guī)范（SJ/T11294-2003）的標(biāo)準(zhǔn)，目前大部分防靜電環(huán)氧底漆產(chǎn)品使用的固化劑是與防靜電面漆同一型號(hào)的固化劑。這類固化劑色澤淺，能滿足涂層高表面狀況的要求，但價(jià)格較高。以環(huán)氧地坪涂料最常用的面漆固化劑ANCAMINE1618為例，目前的市場(chǎng)價(jià)格在(50～55)元/kg。由天然腰果殼油合成的改性環(huán)氧樹脂固化劑(產(chǎn)品牌號(hào)為NX-5178)經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證完全滿足防靜電底漆對(duì)電阻的要求。而且這種固化劑體系在理化性能上既有低分子量脂肪胺體系的硬度和優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性能，又有低分子量聚酰胺體系的長(zhǎng)適用期和良好的韌性以及低毒性能，還有一般酚醛胺體系的快速固化和優(yōu)良的附著力。而且這種固化劑目前的市場(chǎng)售價(jià)僅為ANCAMINE1618的1/2左右，且天然腰果殼油來(lái)源于植物，不受石油價(jià)格的影響，固化劑產(chǎn)品價(jià)廉且穩(wěn)定，大大降低了防靜電底漆體系的成本。

    2.3導(dǎo)電填料的選擇

    導(dǎo)電涂料中常用的導(dǎo)電材料包括金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物系填料以及復(fù)合導(dǎo)電填料等。金屬系填料存在價(jià)格昂貴、防氧化性差及易沉降等缺點(diǎn)；金屬氧化物系填料由于技術(shù)和成本問(wèn)題，目前還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用；復(fù)合導(dǎo)電填料（如導(dǎo)電云母粉）由于色澤較淺、粉末電阻低，應(yīng)用較為廣泛，但是對(duì)于防靜電底漆來(lái)說(shuō)，價(jià)格仍然較貴，適合用在對(duì)涂層表面具有較高要求的防靜電面漆上。由于底漆不需要裝飾性，可以選擇顏色深且單一的碳系填料作為導(dǎo)電填料。目前防靜電底漆主要使用改性過(guò)的導(dǎo)電炭黑，這種炭黑分散性比較好，易于調(diào)漆，但是價(jià)格較高。目前國(guó)產(chǎn)

    的導(dǎo)電炭黑價(jià)格在(40～65)元/kg，進(jìn)口的要100多元/kg。為了降低成本，選擇了未改性的乙炔炭黑作為底漆的導(dǎo)電填料，其市場(chǎng)售價(jià)在(11～13)元/kg，這將會(huì)大大降低防靜電底漆的成本。但是這種炭黑吸油量非常大（為250mL/g），很難分散，會(huì)影響涂料的流平性，所以在添加量和助劑的選擇上需要反復(fù)的試驗(yàn)確定。

    2.4顏填料的選擇

    底漆不需要裝飾性和較高的表面效果，所以一般不添加著色顏料，而只需要體質(zhì)顏料。體質(zhì)顏料（填料）除降低成本外，主要用于改善涂層的物理機(jī)械性能。常用體質(zhì)顏料的品種及性能見表3。由填料的晶形結(jié)構(gòu)可看出，云母粉、滑石粉和石英粉具有一定的鱗片結(jié)構(gòu)，可提高底漆涂層的抗?jié)B能力，所以重點(diǎn)選用該類填料。但是云母粉的吸油量較高，不適合與高吸油量的乙炔炭黑同時(shí)添加；石英粉容易導(dǎo)致涂料硬結(jié)底，添加量也不能太大。為了保證底漆涂料適宜的粘度和良好的刮涂效果，低吸油量的滑石粉是比較理想的選擇。

表3

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    2.5助劑體系

    乙炔炭黑吸油量非常大，很難分散，因此，分散劑、流平劑等助劑的選擇及用量是極為關(guān)鍵的。一方面通過(guò)加入各類助劑，消除涂料施工中的各種漆病；另一方面，助劑的加入可以提高乙炔炭黑的加入量，而保證涂層體系的電阻符合防靜電底漆的要求。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，分散劑選用荷蘭埃夫卡公司的4050和5065；流平劑選用荷蘭埃夫卡公司的3239和日本楠木化成的L-1982；消泡劑選用臺(tái)灣德謙公司的6800，這一助劑組合進(jìn)行復(fù)配具有很好的施工效果和涂層電阻性能。

    3導(dǎo)電性分析

    底漆涂層的表面電阻和體積電阻是防靜電底漆最重要的性能要求，對(duì)整個(gè)防靜電地坪體系電阻起著重要的作用。據(jù)秀珀公司多年的防靜電地坪工程的施工研究表明，底漆電阻不大于104Ω，防靜電環(huán)氧自流平面漆的表面電阻和體積電

    阻才能達(dá)到防靜電地坪對(duì)電阻指標(biāo)的使用要求。表4為乙炔炭黑不同添加比例對(duì)環(huán)氧防靜電地坪底漆的表面電阻和體積電阻的影響。由表4可見，當(dāng)乙炔炭黑的添加量不小于5％時(shí)，底漆的電阻就滿足防靜電地坪的要求。由于炭黑的吸油量非常大，在滿足電阻要求的情況下，炭黑的添加量越少，涂料的流平性和施工性能越優(yōu)異。

表4

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    4結(jié)論

    (1）采用未改性的乙炔炭黑作為防靜電底漆的導(dǎo)電材料，可大大降低底漆的成本，漆膜電阻一樣達(dá)到防靜電地坪涂料通用規(guī)范（SJ/T11294-2003）的標(biāo)準(zhǔn)要求。

    (2）利用價(jià)格低廉的天然腰果殼油合成的改性環(huán)氧樹脂固化劑代替價(jià)格昂貴的改性脂環(huán)胺固化劑，將大大降低防靜電底漆的成本，且漆膜性能更加優(yōu)異。

    (3）該地坪涂料及其涂裝系統(tǒng)優(yōu)良的性能滿足了現(xiàn)代科技和生產(chǎn)發(fā)展對(duì)地坪高度清潔和防靜電的要求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用現(xiàn)狀和前景十分廣闊。