绝大多数高分子材料具有优良的电绝缘性能：低电导率、低介电损耗、高击穿强度，加之其它优良而独特的物理、化学性能和加工性能，长期以来在电工技术领域中作为绝缘体得到了广泛的应用。其中树脂作为高分子中广泛使用的一种，在拥有电绝缘性能的同时还兼具优良的机械性能和耐腐蚀性能，在建筑材料、电子电器、航空航天、石油化工等邻域中均有广泛应用。

由于树脂材料有比较低的介电常数，透波率高，且其FRP复合材料具有轻质高强的特点，因此率先在雷达罩和天线罩领域获得了大量应用。为了提高雷达的精度，要求雷达罩的透波率越高越好，而透波率越高则要求材料的介电常数越低。高分子材料的极性是影响材料介电常数的主要因素，高分子极性越强，极化程度越大，则介电常数越高。书中将聚合物的介电常数根据极性强弱进行了一个简单的分类。

在103Hz的交变电场中，非极性的聚乙烯PE ε=2.3, 聚丙烯PP ε= 2.2，聚四氟乙烯PTFE ε﹤2.1，弱极性的聚苯乙烯PS ε= 2.4-2.6，中极性的聚酯树脂PET ε=3.1-3.8。我们通用的不饱和聚酯树脂是由类似PET的短聚酯分子链和苯乙烯单体的混合溶液，固化后形成相互交联的立体结构，去除合成中使用的微量金属元素和树脂基体及固化剂中水分的影响，其介电常数因介于PS和PET之间，实际情况中加入了水分、微量金属离子等影响因素，UP树脂固化后的介电常数一般在3.0-3.8之间。

UP树脂介电常数的主要影响因素有如下几点：

1.  苯乙烯的含量：

苯乙烯的含量越高则树脂的介电常数越低，因为更多的苯乙烯意味着固化后树脂体系内的低介电常数的PS组分增加，是的树脂体系的介电常数降低；

2.  水分的含量：

小分子水在电场作用下会发生运动，降低树脂体系的介电常数，树脂体系中的水分主要是从2方面产生，第一个方面是合成过程中酯化脱水的少量残余水分，一般UP树脂的水分含量为800-1000ppm，这个微量的水分无法除去；第二个方面是树脂固化时添加的固化剂带入的水分，在UP树脂的应用中，90%以上的客户使用的是MEKP的固化体系，常用MEKP的水分含量在12%左右，树脂中正常添加1-2%的固化剂，树脂体系中则会引入1200-2400ppm的水分含量，而采用BPO粉末的固化体系，水分含量相当低，采用此固化体系的UP树脂的介电常数就会比较低，但固化剂的储存及工人的施工会更加危险和复杂。

3.  树脂固化度：

树脂固化度越高则介电常数越低，UP树脂的固化是个长期的过程，我们通过实验发现，在室温25℃的条件下，采用华昌公司的通用UP树脂9708为例，其凝胶时间为30min，2h后放热结束回复到室温，其巴氏硬度达到25，宏观表现为比较高的硬度，但其固化度只有90%，在微观层面，在不饱和聚酯和苯乙烯的交联网络中还有很多的小分子由于交联网络的位阻效应，还没有交联到分子链中，这些小分子更容易受到电场的作用，使树脂的介电常数提高，通过实验发现，在30天的时间内，树脂的固化度会逐渐从90%慢慢的升高到98%，之后的增长则会非常缓慢。根据时温等效原理，我们通常会将UP树脂在高温下进行后固化，快速提高树脂的固化度，从而降低树脂体系中小分子的量，使得树脂体系的介电常数更低，通过实验发现，经过2h的100℃后固化，9708树脂浇铸体的介电常数从3.6降低到3.3（103Hz）。

树脂较低的介电强度、优良的绝缘性能使其在绝缘邻域和通讯邻域得到了广泛的应用。而在微电子和石化领域，其绝缘的特性导致在生产过程中产生静电积聚的问题，如果不能将静电及时传导出去，则会发生爆炸等危险事故。

因此在微电子领域中需要对树脂进行导静电改性，制备出导电胶。树脂型导电复合材料常用于防静电、电磁波屏蔽等，在航空材料中用于飞机抗静电邮箱、一些飞机内电气元件，在电子电气领域用于电子厂房的导静电地坪涂料，在石油化工中用于油罐防腐导静电涂料。

目前，石油是我国的主要能源之一，伴随着我国石油化工工业的迅速发展，人们对于石油及化工产品的需求越来越大，金属储藏罐也日益增多。然而，油品在运输、储存过程中由于原油中含有少量水分和含硫化合物，对金属材料会发生腐蚀，进而会发生泄露和污染。

防腐蚀保护对于降低石油储存成本至关重要。树脂涂层是保护金属材料免受腐蚀。涂层的使用是最受欢迎的方法之一，约90%的金属表面覆盖有保护涂层。有机涂层的保护效果非常好，这是因为它们的厚度相对较薄（厚度范围为5-250μm）。同时，我们还需要考虑涂层的导电性。油品在金属储罐中容易产生静电积聚导致安全隐患，据统计油罐内静电造成的燃爆事故较严重，约占石油化工静电灾害事故的1/2。虽然有机涂层是保护金属基材免受腐蚀的理想选择，但它们可能不适合石油储罐的保护，会引起静电积聚导致安全隐患。因此，具有优异抗腐蚀性能的树脂涂料能够在防腐蚀的同时，进行导静电改性，可以将积聚的静电及时导出以避免发生灾害事故，是目前的迫切需要。

根据导电原理可将导静电防腐涂料分为本征型和添加型两种。本征型导静电防腐涂料是指以本征型导电聚合物为成膜物质所制成的导电涂料，无需添加导静电材料。由于导电高分子的种类较少，合成和施工难度较大，因此本征型导静电防腐涂料的开发和应用尚处于研究和探索阶段；而添加型导电涂料的基体树脂本身不导电，需要加入一定质量的导电填料（如聚吡咯、石墨、导电炭黑、碳纤维、导电金属粉等）来提高树脂的导静电性能，其制备工艺相对简单，导电填料种类多样，成本较低，兼具良好防腐性能，已被广泛应用在油罐内壁防腐导静电中。

储油罐是油田、炼油厂、油库及加油站的重要设备，其安全长久运行一直备受国家重视。油品在运输、储存、加注过程中会因摩擦产生静电，若不及时导出积聚的静电，当放电能量达到可燃油品蒸汽与空气混合物的爆炸极限时，随时可能发生静电起火、甚至爆炸，给国家财产、生态环境和人身安全带来极大威胁。因此国家石化总局颁布了多项标准和技术规范，对石化领域导静电材料的使用性能提出了明确指标要求，主要标准规范如下：

GB 13348-2009中规定当油罐内壁采用导静电型防腐蚀涂料时，应采用本征型导静电防腐涂料或者使用非碳系的浅色添加型导静电涂料。

碳系材料是目前使用最广泛的导电填料，其导电性能优异，价格低廉，主要包括炭黑、石墨、碳纤维、碳化硅等。

为什么国标里要求使用非碳系的导静电涂料呢，因为在制定这个标准之前油罐普遍用的是碳黑或者石墨来做导静电添加剂，使用此类材料制作后，油罐内壁颜色深、气泡多，且碳黑和石墨对树脂的固化有强烈的阻聚作用，导致树脂材料固化不完全，使得漆膜不耐油品的腐蚀从而导致脱落。进而会污染油品，同时也给修补造成了一定的困难，所以根据当时的实际情况就建议使用非碳系的浅色导电材料。

石墨和炭黑的表面主要以羧基、酚羟基、内酯基、醌型含氧基以及芳环上的氢的形式存在。

表1 石墨的元素组成

从图1可以看出，CNT和石墨/炭黑一样表面具有大稠环芳烃结构，而芳香族稠环化合物具有一种特殊的性能，就是其及强的自由基捕捉能力，如图2所示。

图1 炭黑和石墨表面的基团模型

由于大稠环芳烃结构极强的自由基捕捉能力，使其成为许多活性中心的抑制剂，尤其是其表面醌型含氧基的存在，对乙烯基单体聚合反应起到阻聚或缓聚作用，它能吸收过氧化物分解出的活性自由基及其引发的聚合物自由基，生产更稳定的低活性化合物，阻止乙烯基单体的链增长，使树脂在聚合过程中形成大量的小分子，尤其在接触空气的表面阻聚作用更明显，使树脂固化不完全，导致发粘现象的发生。

图2 捕捉自由基的反应

所以石墨粉和炭黑对树脂有明显的阻聚作用，随着用量的增加，树脂的凝胶时间变长（GT）变长，固化时间（△t）延长，放热峰（PEAK）降低。其对△t的影响比GT更大，当过氧化物用量减少时，对树脂的阻聚作用更明显。当石墨粉添加量为2%，固化剂M50添加量为2%时，MFE 711的 GT延长了将近1倍，而△t延长了2.5倍。当固化剂M50添加量为1.5%时，MFE 711的 GT延长了将近1.6倍，而△t延长了6.5倍。

但随着碳纳米管和石墨烯等新材料的出现，由于本身的结构优势，可以在添加量更少的同时，对树脂基体起到增强作用，当和碳纤维配合使用时，可以进一步降低体系的表面电阻率，可以从102~109，CNT的添加量在0.3%以下时就可以达到很好的导静电效果，同时对树脂基体的固化性能影响减少。

表2 CNT对MFE 711浇注体表面电阻率的影响

通用乙烯基酯树脂浇铸体的表面电阻率在1015左右，而我们的复合CNT的MFE 711系列阻燃乙烯基酯树脂的表面电阻率降低到105，有效的增加树脂的导电性，与石墨粉/炭黑相比，达到相同的导电性，CNT的添加量只需要石墨/炭黑用量的10%，减少填料了对树脂强度的影响，并能简化施工工艺。

表3 CNT对MFE 711的FRP复合材料力学性能的影响

注：MFE 711的FRP复合材料均采用手糊工艺和3层450g/m2短切毡的铺层结构制作而成，其含胶量约为70%

MFE711树脂复合CNT后其FRP复合材料的拉伸强度少量提升，弯曲强度提高10%-15%，压缩强度提高15%-25%，冲击强度提高10%-20%。从表中数据可以看出碳纳米管的增强效果比较明显。

在MFE 711体系加入0.25%的CNT同时配合添加1%的短切碳纤维后，树脂体系的表面电阻率可以降低到2.5*103Ω。

通过实验可以发现在MFE 711乙烯基酯树脂体系中加入极少量的CNT就能大大降低电阻率。其添加量只有石墨粉的1/10就可以满足导静电的国标要求，同时通过添加短切碳纤维，形成半连续的复合导电网络，可以进一步降低树脂体系的表面电阻率，达到103Ω，是比较好的树脂导静电改性方法。