摘 要：導(dǎo)電涂料是一種特種功能涂料。根據(jù)導(dǎo)電原理可分為復(fù)合型導(dǎo)電涂料和結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電涂料。復(fù)合性導(dǎo)電涂料可由丁二烯乳液、低溫交鏈劑、導(dǎo)電碳黑和水等多種組分組成。本文主要介紹復(fù)合型導(dǎo)電涂料的研發(fā)與國(guó)內(nèi)外的導(dǎo)電涂料發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：新型 導(dǎo)電涂料 導(dǎo)電性 研發(fā)
導(dǎo)電涂料是涂于高電阻率的高分子材料上，使之具有傳導(dǎo)電流和排除積累靜電荷能力的特種涂料，可涂覆于任何形狀基材的表面或內(nèi)部。導(dǎo)電涂料按組成及導(dǎo)電機(jī)理可分為兩大類：結(jié)構(gòu)型（亦稱本征型）導(dǎo)電涂料與復(fù)合型（亦稱添加型） 導(dǎo)電涂料。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電材料是高聚物自身。復(fù)合型導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電材料是在絕緣高聚物中添加的導(dǎo)電物質(zhì)（金屬、石墨等），利用導(dǎo)電物質(zhì)的導(dǎo)電作用，使高聚物具有導(dǎo)電性能。近年來，電力設(shè)備需求量越來越大，特別是各種電纜需求增長(zhǎng)強(qiáng)勁，我國(guó)目前有電纜生產(chǎn)企業(yè)6400家，可生產(chǎn)大到高壓輸送電纜、核電站電纜、光纜，小到民用電纜的幾百個(gè)品種。其中，高壓輸送電纜、核電站電纜、水電站電纜、光纜是用量大、附加值高的產(chǎn)品。導(dǎo)電涂料是各種電纜的一個(gè)重要涂層，開發(fā)新型的導(dǎo)電涂料，是電纜生產(chǎn)領(lǐng)域中具有方向性的課題。
一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
導(dǎo)電涂料由于用途十分廣泛，因而得到世界業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。在這方面，國(guó)外產(chǎn)品比較成熟。我國(guó)目前對(duì)于導(dǎo)電涂料研究也十分重視，國(guó)內(nèi)有幾家研究機(jī)構(gòu)在從事這方面的研究。而大家都以常用的環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亞胺、丙烯酸等作為樹脂基材，導(dǎo)電性填料一般是銀、銅、鎳等金屬粉末和碳、石墨等非金屬粉末，而且所研制出的產(chǎn)品應(yīng)用實(shí)效并不十分理想。而我廠通過多年研究開發(fā)成功的導(dǎo)電涂料新材料，突破了傳統(tǒng)的工藝方法，采用自主研發(fā)生產(chǎn)的丁二烯乳液、交鏈劑等特殊原料與助劑，并經(jīng)復(fù)配而成，產(chǎn)品性能有顯著提高。采用此項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的新型導(dǎo)電涂料，國(guó)內(nèi)外無其他科研院所和生產(chǎn)廠家涉及過，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，產(chǎn)品填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。從我廠實(shí)驗(yàn)室研究和成本分析表明，用我們的導(dǎo)電涂料新材料制成的半導(dǎo)電阻水帶和半導(dǎo)電屏蔽包帶，產(chǎn)品質(zhì)量與性能與進(jìn)口產(chǎn)品相媲美，而價(jià)格只有進(jìn)口產(chǎn)品的一半左右，性價(jià)比有明顯的優(yōu)勢(shì)。我廠通過銷售渠道向國(guó)外用戶作了市場(chǎng)調(diào)查，目前已有德國(guó)、印度、新加坡等的外商希望購買我們的產(chǎn)品。因此，新型導(dǎo)電涂料新材料是一種附價(jià)值高、技術(shù)先進(jìn)的新一代導(dǎo)電涂料，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，能滿足國(guó)內(nèi)電纜行業(yè)半導(dǎo)電阻水帶和半導(dǎo)電屏蔽包帶生產(chǎn)發(fā)展的需求，可以對(duì)我國(guó)電纜產(chǎn)業(yè)提升有較大的推動(dòng)作用。
二、導(dǎo)電涂料的發(fā)展方向
1.低成本導(dǎo)電材料
隨著導(dǎo)電涂料需求量的越來越大，成本將是未來影響導(dǎo)電涂料發(fā)展的重要因素。開發(fā)導(dǎo)電高聚物和改性導(dǎo)電填料是行至有效的方法。本復(fù)合導(dǎo)電涂料由于制備簡(jiǎn)單，投入省，消耗低，所以成本低。目前也有的對(duì)導(dǎo)電填料的改性大部分是采用化學(xué)鍍技術(shù)，如在銅粉表面鍍銀，石墨表面鍍銅等。此外，納米技術(shù)的應(yīng)用也在很大程度降低了成本。如納米銀粉、納米鎳粉，它們不僅降低了成本，同時(shí)還提高了導(dǎo)電率。這也是研發(fā)導(dǎo)電涂料的發(fā)展方向之一。
2.環(huán)保型導(dǎo)電涂料
隨著人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量和資源的重視，環(huán)保型導(dǎo)電涂料是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，實(shí)現(xiàn)環(huán)保型導(dǎo)電涂料主要有：水溶性導(dǎo)電涂料，固含量高的導(dǎo)電涂料及粉末導(dǎo)電涂料。有機(jī)溶劑型導(dǎo)電涂料不僅成本高，而且對(duì)環(huán)境和施工人員的傷害較大，在未來發(fā)展中勢(shì)必被淘汰。水溶性導(dǎo)電涂料以水為溶劑或分散介質(zhì)， 降低了其危害性。而固含量高的導(dǎo)電涂料中有機(jī)溶劑的含量少，減少了對(duì)環(huán)境和人體的危害。粉末導(dǎo)電涂料不含溶劑，完全是固體體系，可采用閉路循環(huán)體系生產(chǎn)。
3.多功能導(dǎo)電涂料
隨著導(dǎo)電涂料的發(fā)展，不僅要求導(dǎo)電涂料有優(yōu)良的導(dǎo)電性，還對(duì)其耐磨性、防腐性、耐老化、耐高溫、耐低溫等性能提出了要求。未來的導(dǎo)電涂料應(yīng)是導(dǎo)電性與其他性能的兼優(yōu)體。目前我國(guó)研究的部分導(dǎo)電涂料的功能已由以前的單一的導(dǎo)靜電已發(fā)展到現(xiàn)在的導(dǎo)電、防腐、耐高溫、阻燃等兼有的水平。以氯醚樹脂為主，自干型有機(jī)硅樹脂為輔混合作基料，以摻雜聚苯胺和導(dǎo)電云母混合作導(dǎo)電填料，加入一些助劑制成了的導(dǎo)電防腐耐熱阻燃涂料。這種導(dǎo)電涂料不僅有優(yōu)異的導(dǎo)靜電性，同時(shí)還有耐腐蝕、耐高溫及難燃性。
三、導(dǎo)電涂料技術(shù)關(guān)鍵及技術(shù)指標(biāo)
1.主要關(guān)鍵技術(shù)
本文介紹的新型導(dǎo)電涂料的材料選用，主要由丁二烯乳液替代常用的樹脂有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亞胺、丙烯酸等作為基材，以及本廠自主研發(fā)的低溫交鏈劑作基體成份，增加了粘結(jié)強(qiáng)度，提高了分散性；確定基體合理配比及其優(yōu)化組合，工藝路線的優(yōu)化選擇，以及本產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性等對(duì)配套產(chǎn)品導(dǎo)電性能的影響也是本研究的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。
2.主要技術(shù)指標(biāo)
新型導(dǎo)電涂料以導(dǎo)電涂料產(chǎn)品由丁二烯乳液、低溫交鏈劑、導(dǎo)電碳黑和水等組成。產(chǎn)品為30%的水溶液和50%的水溶液兩個(gè)規(guī)格為例，其技術(shù)性能指標(biāo)可達(dá)到：外觀為黑色流動(dòng)性液體混合物，無毒、無味；比重0.8321kg/L；體積電阻率（Ω.cm） 0.48；體積電導(dǎo)率（s.cm-1）2.02；附著力2級(jí)；沖擊強(qiáng)度（J）5.2；接觸干時(shí)間（min） 68 。
四、生產(chǎn)工藝說明
為生產(chǎn)導(dǎo)電涂料新材料，在研發(fā)試驗(yàn)過程中，將丁二烯乳液加入反應(yīng)釜，慢慢加入導(dǎo)電碳黑與水的混合物，攪拌混勻，再加入低溫交鏈劑及穩(wěn)定劑等，高速攪拌混勻。
本次研究開發(fā)的新型導(dǎo)電涂料新材料的主要原料是丁二烯乳液、導(dǎo)電碳黑、交鏈劑，對(duì)環(huán)境無害。其中，導(dǎo)電碳黑安全無毒，對(duì)人畜無害；丁二烯乳液為高分子聚合物水性乳液，無毒無味，安全穩(wěn)定；交鏈劑均為大分子水性溶液，安全無毒，貯存穩(wěn)定。而導(dǎo)電涂料新材料是上述原料經(jīng)機(jī)械混合復(fù)配而成，為物理過程，不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。最終產(chǎn)品為無毒無味穩(wěn)定的黑色混合物，對(duì)人畜無害。生產(chǎn)工藝中無“三廢”產(chǎn)生，不會(huì)污染環(huán)境。
五、結(jié)論
導(dǎo)電涂料作為一種新型特種功能涂料， 已在生產(chǎn)生活和軍事等方面獲得廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 我們對(duì)導(dǎo)電涂料的需求量將會(huì)增大。同時(shí)，對(duì)其性能的要求也不再是單一追求導(dǎo)電性， 對(duì)耐腐蝕性、耐沖擊性、耐老化性、耐高低溫性等也會(huì)有所要求。未來的導(dǎo)電涂料應(yīng)該是多功能合一的復(fù)合涂料。導(dǎo)電涂料的研究和發(fā)展對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)都有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義，這種新導(dǎo)電涂料應(yīng)用前景廣闊，特別適用于電纜生產(chǎn)領(lǐng)域。
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