導電涂料發展至今約有半個世紀的歷史。最早公開的導電涂料是在1948年,美國公布了將銀和環氧樹脂制成導電膠的專利。20世紀50年代,我國也開始研究和應用導電涂料涂料在線coatingol.com。近幾十年來,導電涂料已在電子、電器、航空、化工、印刷等多種軍、民用工業領域中得到應用。
與此相應,導電涂料的理論研究也得到迅速發展,并促進了應用技術的日益成熟與完善。根據應用材料分類,導電材料可劃分為本征型導電涂料和摻雜式導電涂料。
本征型導電涂料是指以本征型導電聚合物為成膜物質所制成的導電涂料。本征型導電涂料主要應用于防腐抗靜電涂料、吸波涂料、電磁屏蔽涂料等。
摻雜式導電涂料是指以高分子聚合物為基礎加入導電物質,利用導電物質的導電作用。常用的導電填料有金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物系填料、復合填料、新型納米導電填料等。因為摻雜型導電涂料成本較低,簡單易行,因而獲得較為廣泛的應用。
例如:防靜電環氧自流平、防靜電油罐、鋁型材、鋼柜、貨架、工作臺、(華為、富士康)新建廠房、礦井通氣管道等等領域。像阿克蘇、立邦、老虎、華佳、萬安、華光、翔盛、睿智(鋁型材)、洛陽樂卡(鋼柜)、天津瑞遠(防腐)等行業代表企業,相對規模較大、有技術研發能力的企業,技術儲備都會涉及導電涂料或是防靜電涂料這么一個細分性的功能性粉末。
此外,導電涂料還可根據應用特性劃分為:導電體使用的涂料、輻射屏蔽涂料、抗靜電涂料等等。
出于抗靜電涂料的重要性,接下來小趣具體給大家介紹一下抗靜電涂料。
2019年9月29日,寧波銳奇日用品有限公司發生火災。事故造成19人死亡,3人受傷,過火總面積約1100㎡。事故調查組調查認定該起事故的直接原因是銳奇公司員工孫某松將加熱后的異構烷烴混合物倒入塑料桶時,因靜電放電引起可燃蒸氣起火并蔓延成災起火后,該員工試圖用嘴吹滅,并用扇子扇火,最終導致火勢蔓延。
靜電的危害有目共睹。據不完全統計,近年來,我國石化企業已發生靜電災害事故多起,損失達數億元之巨。哪怕在生活中,靜電導致的火災也無處不在。
在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產生靜電。在工業生產中,靜電可造成電磁干擾,引起電子設備的故障或誤動作;在易燃易爆品或粉塵、油霧的生產、存儲場所、設備極易引起爆炸和火災;其他不利于生產操作、影響產品質量的危害。
要完全消除靜電幾乎不可能,但可以采取一些措施控制靜電使其不產生危害。比如:采用導靜電涂料進行防腐導靜電涂裝是最為常見的防治手段。防靜電涂料之所以能導電,主要是因為添加的導電材料之間相互接觸和鏈接,形成一條導電的通路,最終實現防靜電的效果。
目前市場上的防靜電涂料,基本是摻雜式導電涂料。因此防靜電涂料也分為:金屬系(銀、銅、鎳、鋅等)、碳系(導電性石墨或碳黑)、金屬氧化物系(氧化錫、氧化鋅、氧化銻處理的二氧化鈦、添加銻之氧化錫等)等等這幾種。
碳系導電涂料
碳系導電涂料是一種老材料,用作碳系導電涂料的導電填料主要有石墨、各種炭黑、石墨纖維、碳纖維、高溫煅燒石油焦以及碳化硅等。具有價格便宜、密度小、不易沉降、耐腐蝕性強等優點。但導電性相對較差,同時由于表面含有大量的極性基團,存在難分散、易絮凝等缺點。顏色也只能是黑色或深色。
隨著納米技術的發展,將石墨納米材料與基體復合制得導電高分子材料正日益興起;膨脹石墨作為新型導電填料,具有導電性好、摩擦損耗小、污染小等優點。
金屬系導電涂料
金屬系導電涂料的導電性能取決于金屬填料的種類、數量、金屬纖維和金屬粉末的種類、數量、填料的形狀,導電性可基本滿足要求,但涂層的顏色受金屬粉末顏色的限制。金屬系填料主要有銀粉、鎳粉、銅粉和鋅粉等。由于銀粉的價格比較昂貴,多應用于軍事領域,在民用上應用較少。銅粉雖然價格低廉,但易氧化,導電性不穩定。
金屬氧化物導電涂料
金屬氧化物由于其導電性能優異、顏色淺,較好地禰補了金屬導電顏料抗腐蝕性能差和碳系導電顏料裝飾性能差等缺點。常用的復合填料有玻璃珠、銅粉和云母粉外包覆銀粉以及炭黑外包覆鎳粉等多種。金屬氧化物導電顏料主要有摻雜氧化錫、氧化鋅、二氧化銻等。
導電涂層的導電性能通常有三種表征:體積電阻率或電導率;表面電阻率;靜電衰減率。有客戶反饋,總有購買的產品用按壓式的儀表測出來表面電阻“不合格”的問題存在。
“首先,沒有任何一份國家標準或行業標準認可用按壓式電阻測試表。國標中對于導靜電/靜電耗散型材料的測試設備及方法,都有明確要求:測試電極重量及尺寸、不同電阻區間的測試電壓造成電阻測量結果偏大的主要原因是按壓表的輸出電壓僅為9V,測量表面電阻在10的3-5次方的樣板時,測量結果相對準確。測量表面電阻在10的6-9次方的樣板時,由于提供的測試電壓較低,會造成結果偏大。
另外,按壓表與粉末樣板接觸不充分,接觸面積達不到國標的要求,造成電阻測試結果偏大,如遇到紋路粉就影響更大。”