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推荐关键词:导电炭黑  色素炭黑  乙炔炭黑  橡胶级导电炭黑
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导电炭黑粉体的抗静电涂料实测
来源: | 作者:xxdlhg | 发布时间: 2020-04-02 | 505 次浏览 | 分享到:

静电往往会给人们的生产、生活产生不利影响,有时甚至是严重的事故。工业生产中的静电聚集有时会导致火灾、爆炸事故。静电也是洁净空间产生灰尘的主要起因。生活中如服装、扶手等的静电也常常使人感到不适。因此对绝缘材料的防静电处理已经成为一项基本要求。

对塑料、橡胶、涂料、陶瓷等的防静电处理主要有表面活性剂处理、添加导电填料从而在基体中形成导电网络。表面活性剂方式相对成本较低,利用表面活性剂对水的吸附,而水是成本低廉的导体,所以该处理方式比较简单、成本低。但表面活性剂无法在绝缘材料中长期稳定存在,含量往往会随时间推移而降低,这样就会降低防静电效果。此外,由于冬季湿度低,使得表面活性剂在冬季基本上失去了效果。
向绝缘基体中添加永久防静电填料已经成为主要手段。金属粉末如银粉、铜粉、镍粉、铝粉等是传统的导电粉体,其中银粉的导电性最佳,并且还具有抗氧化的优点。但银的价格高昂,只能在极少数对添加量极为敏感的场合使用。铜粉等金属粉体使用成本较低,但抗氧化性较差,特别是粉体超细化后抗氧化性能更差,并且金属粉体的高比重,使得要达到一定的防静电效果时添加量较大,影响基体材料的其他性能。氧化物导电粉体如锑掺杂氧化锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌铝(AZO)等尽管导电性能比不上金属粉体,但具有极佳的耐候性,并且还具有色浅(氧化铟锡粉体通常为淡黄色,氧化锌铝通常为白色,氧化锡锑通常为蓝色)的特点,但这些导电粉体分散困难,实际添加量较大,并且粉体价格较高。导电炭黑是性价比最高的导电填料,其价格低廉,密度低,能够在绝缘基体中充分分散,导电性能稳定,耐候性强,着色性强,少量的添加就可以完全着色。

将导电炭黑添加到绝缘基体中通常采用混合法。尽管导电炭黑相对于金属粉体、氧化物粉体具有易分散的优点,但由于炭黑的原始粒径只有数十纳米,相对极强的分子间范德华力使得粉体的团聚严重,将这样的粉体作为导电填料以降低绝缘材料的电阻率常常需要添加20%左右才能达到较好的防静电效果。添加这么高量的炭黑既增加了成本,也使得材料力学性能降低,加工性能变差,使得基体材料的耐磨性下降,炭黑粒子易从基体上掉落,对环境产生污染。要提高导电炭黑在基体材料中的分散性,显然就要对炭黑粉体中严重的团聚进行处理,降低粉体的团聚,提高其分散性。如在混合法中加入偶联剂等,在混合过程中通过剪切力的作用,粉体的团聚被打开,粉体的表面被偶联剂接枝,这样偶联剂一段连着炭黑粉体,一段利用其官能团与绝缘基体作用,从而有效提高了炭黑在绝缘基体中的分散性。由于机械混合时的剪切力有限,无法在短时间内对所有炭黑颗粒进行团聚拆开,偶联剂铆接。采用液相法对炭黑进行表面接枝,从而提高炭黑颗粒表面的官能团铆接的密度,成为提高炭黑粉体分散性的有效办法。但液相接枝方法由于没有足够大的机械力将粉体中大量存在的团聚打开,所以其接枝率也会大打折扣。
本文采用湿法球磨法分散导电炭黑纳米粉体,利用球磨时高密度、小颗粒氧化锆磨球的碰撞机械力将导电炭黑中原始颗粒之间的团聚打开,同时分散剂吸附于炭黑颗粒表面以阻止其再次团聚。将获得的高稳定性高固含量的导电炭黑浆料加入到聚四氟乙烯PTFE乳液中形成稳定混合液,在玻璃纤维布表面涂布,烧结形成稳定涂层,并测定该涂层的电阻率,获得了比较好的结果。
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