原料讲坛 | 高性能原料——抗静电填料简介
2020-04-21 11:21:44 作者:晓莉 来源:涂料微世界 分享至:

随着高分子材料广泛应用于工业生产及日常生活中,其静电危害也越来越重。


由于防静电涂料较其他材料具有成本低、设备简单、施工方便等优点而得到广泛应用。


在防静电涂料中,目前实际应用的多为添加型防静电涂料。它是利用导电填料来实现防静电的,导电填料相互接触形成连续网链,载流子可在网链上运动,从而使涂层防静电。抗静电填料主要有金属系填料、碳系填料、金属氧化物导电填料以及复合填料四类。

640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

1、金属系填料


主要是银、镍和铜等,其中银粉的化学稳定性好,导电性高。


银粉的形状呈球状、片状、枝状、针状、扁平状等,其中片状比球状的接触面大得多,因而具有更好的导电性。在同一配比的情况下,球形银粉的电阻率数量级为10-2,而鳞片状的为10-4,导电性与银粉粒径有关,粒径越小导电性越高,极细的超微银粒子(粒径从1μm以下到数微米)制成的导电涂料,其电阻值只有10-3Ω,但要注意片状银粉的厚度问题。目前使用的片状银粉是用机械加工获得的。


由于银粉的价格较贵,它所制得的防静电涂料往往用在特殊的场合。为了降低防静电涂料的成本,往往在银粉中掺和其他金属粉末,例如:Ni-Ag、Cu-Ag等,它们可以任意比例组成复合型导电填料,且导电性能稳定;或把银粉镀覆在铜、铝粉的外层,其导电率与纯银相当。


镍粉价格适中,稳定性介于银粉与铜粉之间,在大气中不易生锈,能够抵抗苛性碱的腐蚀,且具有良好的导电性。镍常与银制得复合型导电填料,还与铝、硼等制成合金粉作为导电填料,从而使防静电涂料具有耐老化、耐湿等优点。


铜粉具有良好的导电性,其体积电阻率与银相近,且价格低。


但铜粉有一个致命的弱点:在空气中易氧化,使铜的导电性迅速下降,甚至不导电。为了防止铜粉的氧化以及保持稳定的导电性,常对铜粉进行表面处理:添加还原剂,如对苯二酚;用胺类化合物作为络合剂进行表面保护;采用银铜梯度粉。


2、碳系填料


主要包括炭黑和石墨,按形状来划分,主要有粉体和纤维两大类。碳系填料具有优异的耐候性和耐化学品性,成本低,来源丰富,如用量适宜,对涂料的物理性能影响不大,故碳系导电填料在防静电涂料中应用最为广泛。


在制备防静电涂料时,常将石墨与炭黑混合使用,或将性能不同的炭黑混用,以满足不同的使用要求。


由于炭黑粒子间具有较强的凝聚力,它和其他物质(如有机高分子、水以及有机溶剂等)的亲和力较弱,所以在通常的情况下很难均匀混合和分散。为了解决这一问题,人们探讨了许多方法,如将炭黑表面用各种表面活性剂或树脂加以包覆,以提高炭黑和基料的亲和力,使炭黑均匀混合和分散。


近年来,采用适宜的聚合性单体,在炭黑的存在下进行聚合,制成炭黑接枝聚合物,大大改善了炭黑的亲水性或亲油性。


3、金属氧化物导电填料


主要有氧化锡、氧化锌、氧化钴等。纯的氧化锡等是绝缘体,只有当它们的组成偏离了化学比、产生晶格缺陷和进行掺杂时,才能成为半导体。由于金属氧化物导电填料具有密度较小、在空气中稳定性好并可制备透明涂层等优点,故广泛用于防静电涂料中。已研制出以金属氧化物(如氧化锡、氧化锑)为抗静电填料的浅色、白色抗静电涂料。


4、复合填料


为了降低导电填料成本,提高导电性能,常采用复合导电填料。复合导电填料按形状可分为复合粉和复合纤维。


复合粉是每一颗粒都由两种或多种不同材料组成的粉,并且其粒度必须大到足以显示出各种宏观性质。金属包覆型复合粉是将金属镀覆在每个芯核颗粒上形成的复合粉,它兼有镀层金属和芯核的优良性能。根据芯核物质的不同金属包覆型复合粉大体上分为金属-金属、金属-非金属、金属-陶瓷3类,如玻璃珠、铜粉和云母粉外包覆银粉以及炭黑外包覆银粉等。此外,也有以金属氧化物为外壳,硅或硅化合物、TiO2等为内壳的复合导电粉。


复合纤维有多种,如尼龙、玻璃丝、碳纤维包覆金属或金属氧化物等。将聚丙烯酯纤维包覆Cu、Ni;或是镀覆于Cu的外部,可以保持内部铜层不被氧化,使其具有稳定的导电性。又如采用化学镀方法在玻璃纤维上沉积金属镀层,制得镀覆金属的导电玻璃纤维,用作防静电涂料的复合填料。


导电填料对防静电涂料的发展起着重要的作用,填料的选择对防静电涂料的设计、制备至关重要。

免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。