淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末填料研究進(jìn)展

宋開森，狄永浩

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2.中國中材集團(tuán)有限公司，北京 100035)

1 概述

為了防止和消除靜電，采取措施賦予材料一定的導(dǎo)電/抗靜電性能已成為解決一系列靜電危害的重要途徑[1-3]。目前，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是在涂料、塑料、橡膠、纖維等高電阻率的材料中添加導(dǎo)電粉末[4]，使制品兼具優(yōu)良的成型加工性能和一定的導(dǎo)電/防靜電功能。這樣的制品相比單純的導(dǎo)電有機(jī)高分子化合物制品具有較大的成本優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)的在高分子材料內(nèi)部或外部添加有機(jī)抗靜電劑[5]而言，其導(dǎo)電和抗靜電效果更加穩(wěn)定、持久。在品類眾多的導(dǎo)電/抗靜電粉末填料中，淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末以其較低的電阻率、優(yōu)良的裝飾性能、低密度、優(yōu)良的理化穩(wěn)定性、適中的價(jià)格、與高分子基料相對(duì)良好的相容性等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來逐漸從傳統(tǒng)的炭系粉末(如炭黑、石墨、碳纖維等)、金屬系粉末(如銀粉、金粉、電解銅粉、片狀鎳粉、鋁粉、金屬纖維等)以及金屬氧化物系導(dǎo)電/抗靜電粉末中脫穎而出，成為國內(nèi)外眾多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)[6-8]。

這類復(fù)合導(dǎo)電粉末大多是以質(zhì)輕、價(jià)廉、色淺的無機(jī)礦物粉體材料為基質(zhì)，通過表面處理在基質(zhì)表面形成導(dǎo)電性金屬氧化層或半導(dǎo)體摻雜處理而制得的一類具一定導(dǎo)電功能的半導(dǎo)體填料。根據(jù)基質(zhì)的不同，這類粉末可分為導(dǎo)電云母粉、導(dǎo)電鈦白粉、導(dǎo)電硫酸鋇和導(dǎo)電二氧化硅等，其外觀一般為灰白色或淺灰色粉末，具有色淺、易分散、導(dǎo)電性好、穩(wěn)定性高、耐熱、耐腐蝕、阻燃、透波性好、價(jià)格低等特點(diǎn)。也可與其他顏料配合，制成近白色等各種顏色的永久性導(dǎo)電、防靜電涂料，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、建材、電子、機(jī)電、汽車、醫(yī)藥等各個(gè)工業(yè)部門及人們?nèi)粘Ｉ畹膶?dǎo)電/防靜電領(lǐng)域[9]。隨著高分子材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，電子制品、通訊產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和普及，人們對(duì)潔凈生活環(huán)境的要求不斷提高，需要施行防靜電的范圍越來越廣，淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末填料的市場(chǎng)前景非常看好。

2 淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末制備研究與開發(fā)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外用于制備淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的金屬氧化物主要為二氧化錫，還有少部分的氧化鋅等。常用于這些領(lǐng)域中的n型半導(dǎo)體有摻銦氧化錫(ITO)、摻氟或摻銻氧化錫(FTO，ATO)、摻鋁或摻鎵氧化鋅(AZO，GZO)。由于ATO的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性比ITO等高，因而有更為廣泛的應(yīng)用前景[10]。與傳統(tǒng)的抗靜電材料相比，納米ATO導(dǎo)電粉體具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在其良好的導(dǎo)電性、淺色透明性、良好的耐候性和穩(wěn)定性以及低的紅外發(fā)射率等方面，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦投喙δ軐?dǎo)電材料[11]。

20世紀(jì)90年代，德、法、日、美研制出了以半導(dǎo)體金屬氧化物為包覆基底，具有導(dǎo)電性的粉體材料，且部分實(shí)現(xiàn)了商品化，但制造成本高，半導(dǎo)體氧化物本身密度較高，所以其推廣受到了限制。近年來，國外一方面致力于開發(fā)復(fù)合型的導(dǎo)電粉末，另一方面也開始對(duì)納米級(jí)導(dǎo)電粉末進(jìn)行研究開發(fā)。最近幾年，已見有將無機(jī)納米材料用于防靜電的報(bào)道。日本三菱公司生產(chǎn)的白色系列復(fù)合導(dǎo)電粉末W-1、W-1-p、W-10型分別以亞微米粒級(jí)的TiO2、SiO2粉體為基體包覆納米級(jí)SnO2，其制品電阻率可降低至50Ω·m以下，產(chǎn)品假密度在0.5g/cm3以下；該公司生產(chǎn)的透明系列T-1型導(dǎo)電粉末以納米級(jí)和亞微米級(jí)的SnO2顆粒為組成，其電阻率可達(dá)1～3Ω·m，假密度可降至0.3g/cm3以下[12]。

國內(nèi)對(duì)無色和淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電粉末填料的研究起步稍晚，目前大多致力于淺色系列無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末填料的研發(fā)[13]。按化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要分為摻雜型和包覆型，其工藝流程相應(yīng)也分為兩類。摻雜型的，其流程一般是將制成此填料粉末的原料溶液化學(xué)共沉淀、過濾、洗滌、烘干、焙燒。吳六六等[14]以SnCl4·5H2O和SbCl3為原料，采用化學(xué)共沉淀法制備摻銻二氧化錫(ATO)超細(xì)導(dǎo)電粉末。另一類是以包覆型金屬氧化物為填料的，其流程一般是先將載體(如云母、重晶石等)預(yù)處理分散，然后用液相法(直接沉淀、共沉淀、均相沉淀、醇鹽法和蒸發(fā)法等)進(jìn)行金屬氧化物包覆、過濾、洗滌、干燥、焙燒。高新等[15]采用化學(xué)共沉淀法制備SnO2、Sb2O3的復(fù)合金屬導(dǎo)電物(ATO)并將其包覆在云母粉表面制成淺色導(dǎo)電粉。包覆型的淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電粉末，不僅較好地利用了一些非金屬礦物填料的優(yōu)點(diǎn)(如增量、補(bǔ)強(qiáng)、改性等)，擴(kuò)大和提升了這些非金屬礦物的應(yīng)用領(lǐng)域及附加值，而且較大程度地降低了導(dǎo)電填料的使用成本，降低了傳統(tǒng)單純摻雜型導(dǎo)電填料的比重，因而優(yōu)化了其使用性能，從而成為近些年國內(nèi)淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電填料研究的主流。

楊華明等[16]以重晶石粉為基體，用化學(xué)共沉淀技術(shù)表面包覆摻雜的錫氧化物制備復(fù)合導(dǎo)電粉末，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，確定了復(fù)合導(dǎo)電粉末制備的優(yōu)化條件：水解pH值為1.5、SnCl4·5H2O/SbCl3摩爾比10∶1、SnCl4·5H2O用量為15%、水解溫度為50℃、焙燒溫度為600℃。在上述條件下，制得了平均粒徑為4.3μm、電阻率8.1Ω·cm的復(fù)合導(dǎo)電粉末。此外，楊華明等[17]還以石英粉為基體，應(yīng)用同樣的方法制得了石英基復(fù)合導(dǎo)電粉末，并確定了最優(yōu)工藝條件：水解pH值為1.0、SnCl4·5H2O/SbCl3摩爾比10∶1、SnCl4·5H2O用量為20%、水解溫度為45℃、焙燒溫度為700℃，在該條件下，所制復(fù)合導(dǎo)電粉末平均粒徑5.7μm、電阻率為253Ω·cm。

楊清翠等[9]以NaOH為沉淀劑、Na5P3O10為分散助劑用化學(xué)共沉淀法制備了一種以云母粉(325目)為基體、表面包覆一層摻雜SnO2-Sb2O3的超細(xì)淺色導(dǎo)電粉末，通過將一定數(shù)量的復(fù)合導(dǎo)電粉末放入內(nèi)徑為1.15cm的圓柱模具、于10MPa下用壓片機(jī)加壓成型后測(cè)定試樣的高度、橫截面積及電阻值的方法，經(jīng)公式ρv =R×S/H 計(jì)算，對(duì)所得復(fù)合粉末制品的體積電阻率大小進(jìn)行了表征。通過正交試驗(yàn)，確定了云母基復(fù)合導(dǎo)電粉末制備的最優(yōu)工藝條件為：包覆率100%、SnCl4·5H2O∶SbCl3=5∶1(摩爾比)、加料時(shí)間4h、pH值2.5～3.5、煅燒溫度750℃，在上述條件下，其測(cè)得所得復(fù)合粉末制品體積電阻率35Ω·cm、平均粒徑為40μm，得到了淺灰色的復(fù)合導(dǎo)電粉末。

王貴青[18]以五水四氯化錫、三氯化銻、TiO2顆粒為原料，用濕化學(xué)共沉淀法成功地制備了導(dǎo)電性能優(yōu)良的ATO/TiO2粉體。通過將ATO/TiO2導(dǎo)電粉通過兩塊金屬銅板、在1.0MPa壓力下壓在環(huán)氧樹脂管中，用LCR數(shù)字電橋測(cè)量其體積電阻，計(jì)算求得制品體積電阻率，并用SEM、XRD、BET、TG-DSC等手段對(duì)復(fù)合粉體進(jìn)行了相關(guān)表征。通過研究提出了有效施主Sb5+和有效氧空位共同控制ATO的導(dǎo)電機(jī)理，建立了ATO能帶模型，并解釋了Sb摻雜量、煅燒溫度對(duì)ATO導(dǎo)電性能的影響規(guī)律；在ATO包覆TiO2機(jī)理上，確定了“x Sn(Sb)O2·y H2O膠粒均勻成核—吸附在TiO2顆粒表面一脫水成不定形Sn(Sb)O2顆?！钡某珊藱C(jī)制，預(yù)測(cè)了ATO包覆量與TiO2顆粒半徑的關(guān)系，并用滲流理論解釋了ATO/TiO2粉體的導(dǎo)電現(xiàn)象。用ATO包覆TiO2獲得的ATO/TiO2導(dǎo)電粉體，能同時(shí)具備ATO與TiO2的優(yōu)點(diǎn)：既有一定的導(dǎo)電性、顏色較淺、能吸收紫外光，又具有很好的耐候性及高溫使用性能。

李運(yùn)德等[19]比較了國內(nèi)幾種淺色復(fù)合導(dǎo)電粉的導(dǎo)靜電性能、白度、粒徑分布以及導(dǎo)電粉在環(huán)氧涂料中的分散性及制備的漆膜導(dǎo)靜電性能穩(wěn)定性。先將環(huán)氧樹脂溶解于溶劑中，然后加入填料、助劑并攪拌均勻，經(jīng)砂磨機(jī)研磨至細(xì)度≤30μm，然后分別加入相同用量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的5種不同的導(dǎo)電填料(導(dǎo)電鈦白粉、導(dǎo)電硫酸鋇和三種不同的導(dǎo)電云母粉)攪拌均勻，制得主劑，并在試驗(yàn)中改變導(dǎo)電粉的添加量(28%～70%)；固化劑采用聚酰胺固化劑；將主劑和固化劑按照當(dāng)量比混合，攪拌均勻，并加入適當(dāng)稀釋劑調(diào)整到施工粘度，熟化0.5h后制備漆膜。之后，按照GB/T16906-1997和GB1724-979分別對(duì)制得的漆膜進(jìn)行了表面電阻率和漆膜涂料細(xì)度的測(cè)定。通過比較幾種復(fù)合導(dǎo)電粉的導(dǎo)靜電性能、分散性、白度以及導(dǎo)靜電性能的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電云母粉呈現(xiàn)出較好的綜合性能，達(dá)到滲流臨界值時(shí)導(dǎo)靜電云母粉的添加量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))僅在35%左右，并且三種導(dǎo)電云母粉在環(huán)氧涂料中均呈現(xiàn)出較好的分散性。此外，用這5種導(dǎo)電粉調(diào)漆制備的試板在3＃噴氣燃料油、120＃汽油、水介質(zhì)中均呈現(xiàn)出穩(wěn)定的導(dǎo)靜電性能，浸泡(45d)前后表面電阻率變化很小。不同導(dǎo)電云母粉在載體云母粉、導(dǎo)電金屬氧化物的種類和沉積量上存在差異，從而導(dǎo)致所制備的導(dǎo)靜電涂料在導(dǎo)靜電性能、分散性和白度上表現(xiàn)出一定程度的差異。

余志偉等[20]以石英粉(所用石英粉原料400目通過率大于99%，SiO2≥99.3%、Fe2O3≤0.03%，電阻率ρv =1.3×1013Ω·cm，藍(lán)光白度83.83%)為芯核材料，NaOH為沉淀劑，也通過化學(xué)共沉積法在石英表面包覆一層SnCl4/SbCl3的水合物，經(jīng)煅燒制得了一種石英基的淺色抗靜電填料。通過ZC36型高阻計(jì)對(duì)試驗(yàn)樣品的電阻值進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算出樣品體積電阻率，并采用WSD-3型全自動(dòng)白度計(jì)對(duì)試驗(yàn)樣品的藍(lán)光白度進(jìn)行了表征。通過設(shè)計(jì)試驗(yàn)考察了SnCl4加入量、水解pH值、水解溫度、煅燒溫度和煅燒時(shí)間等因素對(duì)制品抗靜電性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：焙燒溫度是影響所制備石英基復(fù)合抗靜電填料性能的主要因素；但同時(shí)電阻率越小，抗靜電填料的白度卻出現(xiàn)了不期望的降低。在其所得最佳工藝條件下測(cè)得制備出的復(fù)合抗靜電填料制品的電阻率為6.0×106Ω·cm。通過將制備的抗靜電填料加入相關(guān)涂料試驗(yàn)，測(cè)得制得的抗靜電涂料的電阻率為l.57×107Ω·cm，達(dá)到了國家液體石油產(chǎn)品抗靜電安全規(guī)程的要求。

目前國內(nèi)淺色導(dǎo)電粉末的主要生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)有上海君江科技有限公司、江蘇五菱常泰納米材料有限公司、江蘇河海納米科技有限公司、四川方博科技有限公司、上海博納維來材料有限公司、廈門樂泰科技有限公司以及國家超細(xì)粉末研究中心等[21]。其中由國家超細(xì)粉末研究中心開發(fā)生產(chǎn)的導(dǎo)電鈦白粉、導(dǎo)電云母粉、納米級(jí)透明導(dǎo)電粉系列產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，其制品為白色或淺灰色，色調(diào)幅度大，電阻率在0.5～20Ω·m，可調(diào)節(jié)；納米級(jí)導(dǎo)電粉粒徑在10～30nm，遠(yuǎn)小于光波的波長，透明。其他廠家也開發(fā)出了多種系列和型號(hào)的產(chǎn)品，其產(chǎn)品體積電阻率基本都在103Ω·m以下，多為灰白或淺灰色粉末，制品顆粒一次粒徑基本都在亞微米級(jí)內(nèi)，并具有較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，但其產(chǎn)量都不大。

3 淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末導(dǎo)電機(jī)理研究現(xiàn)狀

3.1 摻雜型導(dǎo)電/抗靜電粉末導(dǎo)電機(jī)理

國內(nèi)外對(duì)摻雜型淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電粉末研究較多的是摻雜型的n型半導(dǎo)體金屬氧化物，而其中研究相對(duì)比較深入且具有代表性的是納米摻雜二氧化錫導(dǎo)電粉末。化學(xué)計(jì)量比(Sn4+∶O2-=1∶2)的SnO2是絕緣體，但當(dāng)金屬與氧原子的配比發(fā)生偏離時(shí)，在晶格結(jié)構(gòu)中會(huì)形成大量氧空位，并通過一些過程產(chǎn)生載流子從而具有導(dǎo)電能力。采用適當(dāng)?shù)膿诫s離子可以大幅提高基體SnO2中的載流子濃度，從而大幅提高粉末的導(dǎo)電能力[22-23]。如分別以高價(jià)陽離子Sb、Mo摻雜替代Sn陽離子或以低價(jià)陰離子F替代O陰離子可以將載流子濃度從1017cm-3左右提高到1020cm-3以上，最高可達(dá)1023cm-3。摻雜元素的量并不是越多導(dǎo)電性越好，摻雜粉末的導(dǎo)電性很大程度上依賴于摻雜離子在SnO2中的電子遷移率和電子密度[24]。如Sb摻雜SnO2所引起的粉末電阻率變化是由Sb的兩種氧化物狀態(tài)Sb5+和Sb3+決定的。在Sb量較低時(shí)，絕大部分Sb以Sb5+形式存在，晶格中部分Sn4+被Sb5+代替，形成施主態(tài)，從而產(chǎn)生導(dǎo)電電子，這里既有離子大小匹配原因，又有熱力學(xué)因素[25-28]。隨著Sb量的增加，向Sb5+轉(zhuǎn)化的比例下降，因而材料的載流子數(shù)下降。當(dāng)Sb過量時(shí)，大部分Sb3+不能轉(zhuǎn)化成為受主雜質(zhì)，補(bǔ)償了Sb5+產(chǎn)生的施主電子。同時(shí)，過量的Sb還會(huì)使材料的結(jié)晶性下降，增加電導(dǎo)活化能，降低載流子的遷移率，導(dǎo)致粉體電導(dǎo)率大幅下降。

3.2 包覆型導(dǎo)電/抗靜電粉末導(dǎo)電機(jī)理及復(fù)合導(dǎo)電粉末作為填料在基料中的導(dǎo)電機(jī)理

包覆型導(dǎo)電/抗靜電粉末導(dǎo)電機(jī)理與復(fù)合導(dǎo)電粉末作為填料在基料中的導(dǎo)電機(jī)理大體相似。包覆型無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電導(dǎo)電粉末的導(dǎo)電性能主要通過包覆顆粒在包覆基體表面形成穩(wěn)定且流暢的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)基體顆粒間也要有容易形成利于電子傳遞的接觸環(huán)境。包覆在基體顆粒表面的導(dǎo)電顆粒本身的導(dǎo)電能力以及包覆過程的均勻性和包覆后所形成的復(fù)合顆粒間的接觸狀態(tài)是決定包覆型導(dǎo)電/抗靜電粉末導(dǎo)電性能的三個(gè)關(guān)鍵因素。因而基體、包覆導(dǎo)電顆粒以及包覆工藝的選擇和控制至關(guān)重要[29]。

當(dāng)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末填料導(dǎo)電性能確定后，材料的導(dǎo)電性主要取決于導(dǎo)電粉末在聚合物或涂料等基料中的分散狀態(tài)。目前主要有三個(gè)理論來解釋復(fù)合導(dǎo)電粉末作為填料在基料中的導(dǎo)電機(jī)理：導(dǎo)電通道理論、隧道效應(yīng)理論、場(chǎng)發(fā)射理論[30]，這三個(gè)理論用于解釋包覆型導(dǎo)電/抗靜電粉末的導(dǎo)電現(xiàn)象也同樣適用。導(dǎo)電通道理論認(rèn)為，在含有導(dǎo)電微粒的高聚物體系中，當(dāng)導(dǎo)電微粒的濃度達(dá)到某一臨界值后，體系內(nèi)的導(dǎo)電微粒便會(huì)“列隊(duì)”形成一個(gè)導(dǎo)電無限網(wǎng)鏈，導(dǎo)電微粒的“列隊(duì)”作用就如同橋的作用，使自由電子載流子從高聚物的這一端經(jīng)過橋到達(dá)另一端，從而使絕緣體變成了半導(dǎo)體或?qū)w。隧道效應(yīng)理論認(rèn)為，分散在基體中的導(dǎo)電粒子彼此接近到非常近的距離(約≤10nm)時(shí)，在一定的電場(chǎng)作用下電子會(huì)越過很低的勢(shì)壘(經(jīng)電子隧道)而流動(dòng)，從而使基體導(dǎo)電。它從微觀上解釋了摻和型導(dǎo)電/抗靜電材料中當(dāng)導(dǎo)電粒子未形成導(dǎo)電鏈時(shí)也會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電的現(xiàn)象。場(chǎng)發(fā)射理論與隧道效應(yīng)理論有些類似，但場(chǎng)發(fā)射理論是解釋到導(dǎo)電粒子間的距離較近但又不夠形成電子隧道時(shí)，在較高的電壓下，導(dǎo)電粒子內(nèi)部間的電場(chǎng)很強(qiáng)，電子將有很大的概率從一個(gè)導(dǎo)電粒子(電場(chǎng)的一極)飛躍到另一導(dǎo)電粒子(電場(chǎng)的另一極)而使基體導(dǎo)電。實(shí)際中往往是三種機(jī)理同時(shí)起作用，只不過隨條件變化，某一機(jī)理會(huì)起主要作用。

4 新型淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的開發(fā)

由于單純的摻雜型n型半導(dǎo)體金屬氧化物的選擇范圍相對(duì)較窄，考慮成本與應(yīng)用，新型淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的開發(fā)以包覆性的復(fù)合顆粒為主。從基體顆粒方面考慮，具有密度小、比表面積大、易在樹脂等基料中分散及相互接觸、近無色或具較高白度和光澤、原料豐富、價(jià)格便宜、物化性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)的一些非金屬礦物粉體有較好的開發(fā)前景。

4.1 硅灰石基導(dǎo)電/抗靜電粉末

硅灰石是一種鈣的偏硅酸鹽礦物，自然界中常見的硅灰石主要是低溫三斜晶系的硅灰石，具鏈狀結(jié)構(gòu)。鏡下觀察硅灰石的纖維單晶，其纖維長度一般在十幾微米到幾十微米之間，長徑比一般在7～10，且細(xì)粒級(jí)的硅灰石粉可在水中形成良好的分散懸浮。此外硅灰石還具有相當(dāng)?shù)陌锥扰c光澤，作為復(fù)合粉末的基體符合人們對(duì)制品裝飾性的要求。除此，硅灰石適當(dāng)?shù)挠捕?、低燒失量、良好的助熔性[31]及熱膨脹小等優(yōu)異獨(dú)特的物化及工藝性能使其廣泛地應(yīng)用于橡膠、塑料等高聚物基料中，以用來提高樹脂基體的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、耐磨性、彈性模量和減少收縮變形性等，并且相關(guān)應(yīng)用實(shí)踐證明硅灰石與樹脂基料和表面改性劑等作用較好[32]。這些都為開發(fā)硅灰石基淺色復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末提供了良好的條件。

4.2 滑石基導(dǎo)電/抗靜電粉末

滑石與重晶石相比，同樣有著優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及高白度，并且其密度比重晶石小，有發(fā)育良好的片狀晶型，可為納米導(dǎo)電氧化物顆粒的負(fù)載提供廣闊的負(fù)載面?；谙鹉z、塑料、纖維、涂料、造紙、汽車、家電等工業(yè)中已有廣泛的應(yīng)用[33]，其作為半導(dǎo)體型金屬氧化物的載體而用于導(dǎo)電/抗靜電領(lǐng)域也值得期待。不過，由于滑石顆粒表面具有一定的疏水性，欲使其在水性體系中穩(wěn)定的分散需要將其磨至足夠的細(xì)度。可喜的是，目前超細(xì)滑石粉的問世已使其進(jìn)入了水性體系。

4.3 凹凸棒石基導(dǎo)電/抗靜電粉末

凹凸棒石是一種層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物[34]。其單晶纖維較硅灰石更細(xì)小，在凹凸棒石晶格內(nèi)部，由于組成凹凸棒石的基本結(jié)構(gòu)單元交錯(cuò)排列，形成了平行于晶格方向的納米尺寸晶內(nèi)隧道孔，這使得凹凸棒石具有巨大的比表面積和吸附催化活性，能適用于開發(fā)各種高附加值的功能性材料。因此，若能利用凹凸棒石獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)開發(fā)制備凹凸棒石基負(fù)載型導(dǎo)電/抗靜電粉末也不失為一個(gè)值得探索的方向。此外，凹凸棒石色淺、質(zhì)輕，其礦物集合體凹凸棒石粘土品種與類型多，可加工性好，其產(chǎn)品(尤其在一些發(fā)達(dá)國家)已廣泛使用于各種領(lǐng)域。通過適當(dāng)?shù)姆稚⒋胧?如施加機(jī)械分散和超聲處理并通過改性劑的作用)凹凸棒石粘土還可制得分散性良好的納米凹凸棒石棒晶[35]，這為制備均勻包覆的納米級(jí)復(fù)合導(dǎo)電粉末創(chuàng)造了良好的條件。

4.4 以多孔結(jié)構(gòu)無機(jī)礦物粉體為基體的導(dǎo)電/抗靜電粉末

盡管目前國內(nèi)外利用多孔結(jié)構(gòu)無機(jī)礦物粉體來制備復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的研究鮮有報(bào)道，但多孔結(jié)構(gòu)無機(jī)礦物繁多的種類和巨大的比表面積也使其成為未來開發(fā)新型淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的一個(gè)重要方向，尤其對(duì)于顆粒內(nèi)部具有眾多微米和納米級(jí)貫通孔道的多孔結(jié)構(gòu)無機(jī)礦物，如硅藻土、沸石[36]等，十分值得探索和嘗試。

5 結(jié)語

(1)目前我國淺色或無色導(dǎo)電/抗靜電粉末的開發(fā)尚處初級(jí)階段，大部分產(chǎn)品還停留在實(shí)驗(yàn)室，市場(chǎng)上從事淺色或無色導(dǎo)電/抗靜電粉末的生產(chǎn)廠家較少且生產(chǎn)規(guī)模也較小。但總的來說，淺色或無色導(dǎo)電/抗靜電粉末的潛在市場(chǎng)需求巨大，應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)不斷擴(kuò)大，其制品成本也會(huì)逐漸降低。我國擁有品類眾多的非金屬礦資源，應(yīng)合理高效利用我國的優(yōu)勢(shì)非金屬礦資源，開發(fā)出滿足多領(lǐng)域應(yīng)用需求的淺色或無色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末填料制品，最大程度的降低復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的開發(fā)與生產(chǎn)成本，不斷擴(kuò)大其市場(chǎng)規(guī)模與應(yīng)用領(lǐng)域。

(2)盡管國內(nèi)目前對(duì)淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末的研究較多，但粉體電阻率的測(cè)試條件[37]大都不同，這樣不僅影響不同粉末間導(dǎo)電性能的橫向直接比較，還難以從中總結(jié)出可靠且系統(tǒng)性的規(guī)律。因此建議研究建立統(tǒng)一的粉體電阻率鑒定與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。此外，不少導(dǎo)電粉末填料的研究缺乏最終在涂料等高分子基料中的實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)，使其產(chǎn)業(yè)化受限。

(3)針對(duì)當(dāng)前淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電導(dǎo)電粉末填料研究相對(duì)分散、復(fù)合單元選取相對(duì)隨機(jī)的現(xiàn)狀，建議今后加強(qiáng)對(duì)適合做淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末基體(載體)和包覆體的無機(jī)礦物粉體的共性研究(如礦物微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌、界面理化性質(zhì)、顆粒粒度要求等)，以便在未來開發(fā)出更加多樣化和滿足不同領(lǐng)域需求的淺色系列高效復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末。

(4)進(jìn)一步完善和精細(xì)化目前淺色無機(jī)復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電粉末填料的制備及應(yīng)用工藝。針對(duì)不同的復(fù)合粉末，建立從原料顆粒的嚴(yán)格篩選到復(fù)合粉末制備過程的全程實(shí)時(shí)調(diào)控再到填料應(yīng)用體系的工藝參數(shù)選取的全系統(tǒng)優(yōu)化機(jī)制，促進(jìn)其制品的系列化及單一制品性能的最大優(yōu)化和穩(wěn)定化。同時(shí)適時(shí)開發(fā)和探索更加高效、經(jīng)濟(jì)的復(fù)合顆粒制備方法。

[1]燕列進(jìn).石化企業(yè)靜電危害的防護(hù)措施[J].安全,2013(4):53.

[2]盧靜,齊俊臣,劉海敏.產(chǎn)品貯存中靜電危害及防護(hù)[C].第五屆電子產(chǎn)品防護(hù)技術(shù)研討會(huì)論文集(續(xù)),2006:70-72.

[3]陳青松.裝甲裝備修理車間靜電隱患的評(píng)估與防護(hù)研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2012.

[4]楊華明.無機(jī)功能材料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:271-27 2,27 8.

[5]李燕云,尹振晏,朱嚴(yán)瑾.抗靜電劑綜述[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào),2003,11(1):28-33.

[6]張雄偉,黃銳.高分子復(fù)合導(dǎo)電材料及其應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)[J].功能材料,1994,25(6):492-499.

[7]趙擇卿,陳小立.高分子材料導(dǎo)電和抗靜電技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:中國紡織出版社,2006:299.

[8]彭德厚,賀恒珍.淺色復(fù)合導(dǎo)電涂料的開發(fā)和應(yīng)用[J].化學(xué)工程師,2005(10):30-31.

[9]楊清翠,曹莉,高新,等.云母基復(fù)合導(dǎo)電粉末的制備[J].應(yīng)用化工,2006,35(4):273-274.

[10]GOEBBERT C,NONNINGER R,AEGERTER M.A,et al.Wet chemical deposition of ATO and ITO coatings using crystalline nanoparticles redispersable in solutions[J].Thin Solid Films,1999,351(1):79- 84.

[11]劉小強(qiáng),杜仕國,施冬梅,等.納米ATO粉在高分子抗靜電材料中的應(yīng)用[J].包裝工程,2005,26(3):30-31.

[12]劉紅偉.淺色導(dǎo)電填料[J].化工新材料,1996,24(6):33-35.

[13]夏華,郭峰.淺色重晶石導(dǎo)電顏料制備[J].非金屬礦,1998(1):21-23.

[14]吳六六,陳國建,吳秋芳,等.含納米ATO透明抗靜電涂料的研究[J].涂料工業(yè),2004,34(2):13-16.

[15]高新,楊清翠,李穩(wěn)宏,等.云母基淺色導(dǎo)電粉末的制備工藝[J].化學(xué)工程,2005,33(1):40-43.

[16]楊華明,敖偉琴,陳德良.重晶石基復(fù)合導(dǎo)電粉末制備[J].非金屬礦,2002,25(1):31-32.

[17]楊華明,譚定橋,陳德良,等.石英基復(fù)合導(dǎo)電粉末的制備與應(yīng)用[J].中國粉體技術(shù),2002(4):13-15.

[18]王貴青.ATO、ATO/TiO2粉體制備技術(shù)及其導(dǎo)電理論研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2009.

[19]李運(yùn)德,譚震峰,宋廣成.幾種淺色復(fù)合導(dǎo)電粉性能比較[J].中國涂料,2006,21(4):7-8.

[20]余志偉,石俊,聞博,等.淺色抗靜電填料的研制[J].中國粉體技術(shù),2009(S1):66-68.

[21]劉艷,田勝軍,李海娜,等.導(dǎo)電粉的市場(chǎng)及研究開發(fā)現(xiàn)狀[J].濕法冶金,2004,23(1):1-5.

[22]UTZJ P,GANG D,GASPARRO G,et al.Influence of the heating rate on the microstructure and on macroscopic properties of sol-gel SnO2:Sb coatings[J].Journal of Sol-Ge1 Science and Technology,1998(13):1005-1010.

[23]MARCELC,HEGDEMS,ROUGIERA,etal.Electrochromic properties of antimony tin oxide ( ATO)thin films synthesized by pulsed laser deposition[J].Electrochimica Acta,2001,46(13～14):2097-2104.

[24]楊建廣,唐談堂,張保平,等.銻摻雜二氧化錫導(dǎo)電機(jī)理及制備方法研究現(xiàn)狀[J].中國粉體技術(shù),2004(1):38-42.

[25]]HE Y S,CAMPBELL J C,MURPHY R C,et al.Electrical and optical characterization of Sb:SnO2[J].Materials Research Society,1993(12):3131-3134.

[26]TOSHIIRO Y,NAOYUKI O,TOMONORI T.Influence of NO and NO2composition on resistivity changes of SnO2[J].Journal of The Electrochemical Society,1993(3):1106-1110.

[27]PHANI A R,MANORAMA S,RAO V J.Preparation,characterization and electrical properties of SnO2based liquid petroleum gas sensor[J].Material Chemistry and Physics,1999(58):101-108.

[28]CHANG H L M,ZHANG H,SHEN Z,et al.Epitaxial thin films of PbTiO3/SnO2heterostructures on sapphire[J].Journal of Materials Research,1994(12):3108-3112.

[29]姚超,吳鳳芹,林西平,等.淺色導(dǎo)電云母粉研制[J].非金屬礦,2003(4):15-18.

[30]呂月仙.導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電機(jī)理[J].華北工學(xué)院學(xué)報(bào),1998,19(4):329-332.

[31]池波,沈上越,李珍,等.硅灰石表面改性實(shí)驗(yàn)研究[J].巖礦測(cè)試,2001,20(1):57-58.

[32]吳美升,黃佳木,蓋國勝.納米SiO2包覆硅灰石粉增韌聚丙烯界面效應(yīng)與結(jié)晶行為[J].化學(xué)建材,2004(4):20.

[33]袁繼祖.非金屬礦物填料與加工技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:262-270.

[34]鄭水林.非金屬礦加工與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:163-164,137-138.

[35]鄭茂松,王愛勤,詹庚申.凹凸棒石粘土應(yīng)用研究[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:36-37,212-213.

[36]趙磊,董發(fā)勤,王光華,等.多孔礦物材料的孔道結(jié)構(gòu)及應(yīng)用進(jìn)展[J].中國粉體技術(shù),2008(1):46-49.

[37]汪靈,李自強(qiáng),羅柯,等.礦物粉體電阻率測(cè)試方法初步研究[J].礦物學(xué)報(bào),2010(S1):113-115.