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碳納米管導(dǎo)靜電涂料導(dǎo)靜電性能的影響因素

文檔作者：張濤。劉海峰。李軍，潘肇基。張小紅文檔來(lái)源： 1．武漢材料保護(hù)研究所 2．材料表面保護(hù)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年05月07日
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慷妒
碳納米管導(dǎo)靜電涂料導(dǎo)靜電性能的影響因素
張濤 。劉海峰 。李軍 ，潘肇基 。張小紅
(1．武漢材料保護(hù)研究所，湖北武漢430030；2．材料表面保護(hù)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430030)
[摘要] 目前，導(dǎo)靜電涂料的導(dǎo)電介質(zhì)多以碳系和金屬氧化物為主，不能兼顧涂料的防腐蝕與導(dǎo)電性能，對(duì)以碳
納米管(CNTs)作為導(dǎo)電介質(zhì)和以環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂作為導(dǎo)靜電涂料基體樹(shù)脂的研究均較少。利用環(huán)氧樹(shù)脂改
性有機(jī)硅低聚物合成了改性樹(shù)脂，采用紅外光譜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，研究了碳納米管含量、酸化處理、固化劑、分散
劑含量對(duì)由CNTs制備的導(dǎo)靜電涂料涂膜的導(dǎo)靜電性能的影響。結(jié)果表明：CNTs含量對(duì)提高涂膜導(dǎo)靜電性能有影
響，CNTs含量為2．0％ 時(shí)導(dǎo)靜電性能很好；CNTs酸化處理后涂膜的導(dǎo)靜電性能得到明顯提高；固化劑聚酰胺650
含量為30．0％ 時(shí)，涂膜固化性能和導(dǎo)靜電性能最優(yōu)；分散劑能很好地提高CNTs分散性能，十二烷基苯磺酸鈉／改
性樹(shù)脂(質(zhì)量比)和十八醇／改性樹(shù)脂(質(zhì)量比)均在2．O％時(shí)達(dá)到其最佳效果。
[關(guān)鍵詞] 導(dǎo)靜電涂料；碳納米管；有機(jī)硅；表面電阻率
[中圖分類(lèi)號(hào)]TQ637．1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1001—1560(2015)07—0045—03
0 前言
油品儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加注過(guò)程中存在靜電，會(huì)引發(fā)安
全事故，一般可通過(guò)對(duì)油罐涂覆導(dǎo)靜電涂料加以解決。
目前導(dǎo)靜電涂料多以金屬、石墨炭黑或金屬氧化物等
為導(dǎo)電填料，其加入量較大，使涂料的防腐蝕性和導(dǎo)電
性不能兼顧，存在污染油品、防腐蝕性能不好、成本較
高及使用時(shí)限短等缺點(diǎn)。碳納米管(CNTs)具有特殊的
電學(xué)性質(zhì)，相對(duì)于金屬顆粒和石墨顆粒，少量添加就能
形成導(dǎo)電網(wǎng)鏈，且其密度比金屬顆粒小得多，不易因重
力的作用而聚沉。當(dāng)前，碳納米管導(dǎo)電涂料主要用環(huán)
氧樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與碳納米管復(fù)合
來(lái)制備，或是將碳納米管添加到本征型導(dǎo)電聚合物中
來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)電作用。環(huán)氧樹(shù)脂改性后的有機(jī)硅樹(shù)脂的力
學(xué)性能、粘結(jié)性能、耐化學(xué)品性能等得到了很好的加
強(qiáng)¨ J。碳納米管導(dǎo)靜電涂料中以環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)
脂作基體樹(shù)脂的報(bào)道較少，對(duì)于影響表面電阻率的研
究還停留在碳納米管含量、分散劑等方面，而固化劑、
碳納米管預(yù)處理對(duì)于碳納米管導(dǎo)靜電涂料表面電阻率
的影響的研究不多。本工作在改性樹(shù)脂中添加碳納米
管對(duì)其再次改性，制得了符合石油化工行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)
的導(dǎo)靜電涂料。
[收稿日期] 2015一叭一20
[通信作者] 劉海峰(1965一)，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要
研究方向?yàn)椴牧细g與防護(hù)，電話
13707149770，E—mail：328610315@ qq．corn
1 試驗(yàn)
1．1 環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂制備
將一苯基三乙氧基硅烷、二乙基三乙氧基硅烷和
四乙氧基硅烷按摩爾比1．00：2．00：1．16混合，加入
同等質(zhì)量的正丁醇／二甲苯(質(zhì)量tt3：7)混合溶劑；攪
拌升溫，滴加反應(yīng)混合溶液總質(zhì)量0．1％的去離子
鹽酸(質(zhì)量比為1：1)混合液，控制反應(yīng)溫度在65℃至
反應(yīng)結(jié)束；110 cC脫水，得到有機(jī)硅預(yù)聚體。
用正丁醇、二甲苯溶解環(huán)氧樹(shù)脂E．20，與有機(jī)硅預(yù)
聚體按質(zhì)量比3：2混合，加入總質(zhì)量0．1％ 的催化劑
鈦酸丁酯；攪拌下升溫到170～180 oC，用油水分離器
分離有機(jī)溶劑，保溫0．5 h，停止反應(yīng)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。
1．2 碳納米管酸化處理
取3 g碳納米管(CVD法合成， 10—20 am，長(zhǎng)度
為1～1O m，純度大于95％)置于300 mL濃硝酸中，
6O℃ 回流2 h，用孔徑0．22 m的微孔濾膜抽濾；用蒸
餾水洗滌至中性，置于120 oC烘箱中干燥12 h，備用。
1．3 導(dǎo)靜電防腐蝕涂料及涂膜的制備
在環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂中加入0—6．0％(質(zhì)量分
數(shù)，相對(duì)于改性樹(shù)脂，下同)碳納米管，超聲波分散儀分
散30 min；同時(shí)添加1．O％偶聯(lián)劑KH一550和0～6．0％
分散劑(十二烷基苯磺酸鈉或十八醇)攪拌混合均勻，
再用超聲波處理10 min消泡，制得不同的涂料甲組分。
將固化劑[分別為T(mén)31、聚酰胺650、聚酰胺650／

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