固化行為對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料性能的影響

陳健

摘 要：制備以碳納米管復(fù)合導(dǎo)電云母粉為導(dǎo)電填料、以改性環(huán)氧樹(shù)脂為成膜樹(shù)脂的大型儲(chǔ)備油罐用的涂料。研究了固化行為對(duì)涂料主要力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、玻璃化溫度、交聯(lián)密度和彈性模量的影響。結(jié)果表明當(dāng)涂料24℃固化3天時(shí)交聯(lián)密度增大附著力達(dá)到最高但下降。電阻率不穩(wěn)定。當(dāng)涂料24℃固化7天，固化完全，附著力最佳和電阻率穩(wěn)定。涂料的交聯(lián)密度、玻璃溫度和彈性模量均不發(fā)生變化。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹(shù)脂 導(dǎo)電涂料 碳納米管

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油儲(chǔ)罐多為鋼罐，鋼鐵極易腐蝕，為了延長(zhǎng)儲(chǔ)罐使用壽命。必須要對(duì)罐體進(jìn)行保護(hù)用使用涂料保護(hù)金屬油罐是一種經(jīng)濟(jì)合理、簡(jiǎn)便易行的方法。導(dǎo)電涂料是近20多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種功能性涂料，應(yīng)用于石油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，可有效避免由于靜電引起的火災(zāi)爆炸事故。導(dǎo)電防腐涂料在油品儲(chǔ)罐中是十分重要的。針對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料在大型儲(chǔ)備油罐中的特定用途，本文對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料的性能進(jìn)行研究，系統(tǒng)研究了不同固化條件下碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料玻璃化溫度、沖擊強(qiáng)度、導(dǎo)電性能、彈性模量的影響。

1 主要原料及測(cè)試儀器

2 導(dǎo)電涂料的制備

本研究中碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料分為A、B兩組分A組分為改性的碳納米管環(huán)氧樹(shù)脂為成膜物的導(dǎo)電物質(zhì)涂料，B組分為固化劑。（見(jiàn)圖1）

將A、B組分按一定比例均勻混合，用稀釋劑稀釋到合適粘度，用噴涂方式涂布于馬口鐵板充分固化后，按照GB16906-1997和GB13348要求的國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂料各項(xiàng)性能的檢測(cè)。GR/T 9286-1998測(cè)定涂層附著力；GR/T1731-793測(cè)定涂層柔韌性；GR/T1732-93測(cè)定涂層耐沖擊強(qiáng)度；GB/T1763-1979（89）測(cè)定涂層耐化學(xué)試劑性；以成膜劑、復(fù)合導(dǎo)電體系和填料為水平表，以附著力和導(dǎo)電率為觀察值確定最佳參數(shù)。通過(guò)正交試驗(yàn)，確定最佳配比的基礎(chǔ)配方。

3 結(jié)果與討論

3.1 固化行為對(duì)涂料主要力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的影響

不同固化條件下導(dǎo)電涂料的物理機(jī)械性能也不同，其附著力和電阻率的變化見(jiàn)表1。

從表1和表2可以看出，24 ℃/24 h導(dǎo)電涂料的附著力和沖擊強(qiáng)度值最低，這是因?yàn)閷?dǎo)電涂料固化不完全導(dǎo)致的，由于固化時(shí)間短涂料的的交聯(lián)密度低，導(dǎo)電填料粒子搭接成鏈狀或網(wǎng)狀三維立體導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所以涂料的導(dǎo)電率也較高。隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，涂料交聯(lián)密度逐漸提高，涂料中的導(dǎo)電粒子濃度達(dá)到滲流值后，內(nèi)聚強(qiáng)度隨之增大，附著力也逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)電體之間的交聯(lián)變小，電阻率隨之下降。當(dāng)涂料24 ℃固化3 d，交聯(lián)密度增大，附著力達(dá)到最高值，但是此時(shí)涂料固化并不完全，導(dǎo)電填料粒子之間的交聯(lián)密度不斷縮小，電阻率不斷下降。當(dāng)導(dǎo)電涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附著力已經(jīng)達(dá)到最高，而且交聯(lián)密度也不再發(fā)生變化，電阻率變得穩(wěn)定。涂料24 ℃固化10 d，由于導(dǎo)電涂料已經(jīng)固化完全，因此附著力和電阻率與當(dāng)導(dǎo)電涂料24 ℃固化7 d時(shí)相同，不在發(fā)生變化。說(shuō)明導(dǎo)電涂料在24 ℃固化7 d可達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2 固化行為對(duì)玻璃轉(zhuǎn)化溫度、交聯(lián)密度、彈性模量的影響

涂料面漆和底漆固化行為與涂料玻璃轉(zhuǎn)化溫度和25℃時(shí)的交聯(lián)密度及彈性模量的關(guān)系如表3和表4所示

從表3和表4可見(jiàn)，由于24 ℃/24 h固化時(shí)間短，所以固化不完全，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量均較低，隨著固化時(shí)間的增加，導(dǎo)電涂料逐漸完全固化，玻璃化溫度、彈性模量也隨之增大，此時(shí)聯(lián)密度達(dá)到最低值。涂料在24 ℃固化3 d，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量都達(dá)到較高的值，導(dǎo)電涂料固化程度更高。涂料在24 ℃固化7 d，導(dǎo)電涂料達(dá)到固化完全，與24 ℃固化10 d相比，面漆和底漆，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量均不發(fā)生變化。說(shuō)明涂料已經(jīng)完全固化。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)各組分的選擇，最終利用正交試驗(yàn)配備了導(dǎo)電涂料基出配方。

（2）導(dǎo)電涂料在不同固化條件下的交聯(lián)密度、玻璃化溫度、彈性模量及基本力學(xué)性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以達(dá)到固化完全，不僅可以獲得較好的力學(xué)性能，而且具有較好的導(dǎo)電性能。

參考文獻(xiàn)

[1] M.Sachtleber.D.Raabe and H.Weiland Surace Rouhening and Color Changes of Coat Aluminum Sheets During Plastic Straining[J].Journal of Materials Processing Technology，2004（148）：68-76.

[2] 王平.導(dǎo)電涂料的發(fā)展動(dòng)向[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2001（1）：78-80.

[3] D.Mohamad，J.Shalati.High Performance Accelerated All Acrylic Coatings： Kinetics and Mechanistic Aspects of Non-Isocyanate Coatings[J].Porgess in Organic Cotings，2003（48）：50-62.

[4] J.M.Morancho，JM.Salla，X.Ramis，et al. Comparative Study of The Degradation Kinetics of Three Powder Thermoset Coatings[J].Thermochmica Acta，2004（49）：181-187.

[5] 成會(huì)明.納米碳管制備、結(jié)構(gòu)、物性及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002：203-219.endprint

摘 要：制備以碳納米管復(fù)合導(dǎo)電云母粉為導(dǎo)電填料、以改性環(huán)氧樹(shù)脂為成膜樹(shù)脂的大型儲(chǔ)備油罐用的涂料。研究了固化行為對(duì)涂料主要力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、玻璃化溫度、交聯(lián)密度和彈性模量的影響。結(jié)果表明當(dāng)涂料24℃固化3天時(shí)交聯(lián)密度增大附著力達(dá)到最高但下降。電阻率不穩(wěn)定。當(dāng)涂料24℃固化7天，固化完全，附著力最佳和電阻率穩(wěn)定。涂料的交聯(lián)密度、玻璃溫度和彈性模量均不發(fā)生變化。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹(shù)脂 導(dǎo)電涂料 碳納米管

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油儲(chǔ)罐多為鋼罐，鋼鐵極易腐蝕，為了延長(zhǎng)儲(chǔ)罐使用壽命。必須要對(duì)罐體進(jìn)行保護(hù)用使用涂料保護(hù)金屬油罐是一種經(jīng)濟(jì)合理、簡(jiǎn)便易行的方法。導(dǎo)電涂料是近20多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種功能性涂料，應(yīng)用于石油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，可有效避免由于靜電引起的火災(zāi)爆炸事故。導(dǎo)電防腐涂料在油品儲(chǔ)罐中是十分重要的。針對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料在大型儲(chǔ)備油罐中的特定用途，本文對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料的性能進(jìn)行研究，系統(tǒng)研究了不同固化條件下碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料玻璃化溫度、沖擊強(qiáng)度、導(dǎo)電性能、彈性模量的影響。

1 主要原料及測(cè)試儀器

2 導(dǎo)電涂料的制備

本研究中碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料分為A、B兩組分A組分為改性的碳納米管環(huán)氧樹(shù)脂為成膜物的導(dǎo)電物質(zhì)涂料，B組分為固化劑。（見(jiàn)圖1）

將A、B組分按一定比例均勻混合，用稀釋劑稀釋到合適粘度，用噴涂方式涂布于馬口鐵板充分固化后，按照GB16906-1997和GB13348要求的國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂料各項(xiàng)性能的檢測(cè)。GR/T 9286-1998測(cè)定涂層附著力；GR/T1731-793測(cè)定涂層柔韌性；GR/T1732-93測(cè)定涂層耐沖擊強(qiáng)度；GB/T1763-1979（89）測(cè)定涂層耐化學(xué)試劑性；以成膜劑、復(fù)合導(dǎo)電體系和填料為水平表，以附著力和導(dǎo)電率為觀察值確定最佳參數(shù)。通過(guò)正交試驗(yàn)，確定最佳配比的基礎(chǔ)配方。

3 結(jié)果與討論

3.1 固化行為對(duì)涂料主要力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的影響

不同固化條件下導(dǎo)電涂料的物理機(jī)械性能也不同，其附著力和電阻率的變化見(jiàn)表1。

從表1和表2可以看出，24 ℃/24 h導(dǎo)電涂料的附著力和沖擊強(qiáng)度值最低，這是因?yàn)閷?dǎo)電涂料固化不完全導(dǎo)致的，由于固化時(shí)間短涂料的的交聯(lián)密度低，導(dǎo)電填料粒子搭接成鏈狀或網(wǎng)狀三維立體導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所以涂料的導(dǎo)電率也較高。隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，涂料交聯(lián)密度逐漸提高，涂料中的導(dǎo)電粒子濃度達(dá)到滲流值后，內(nèi)聚強(qiáng)度隨之增大，附著力也逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)電體之間的交聯(lián)變小，電阻率隨之下降。當(dāng)涂料24 ℃固化3 d，交聯(lián)密度增大，附著力達(dá)到最高值，但是此時(shí)涂料固化并不完全，導(dǎo)電填料粒子之間的交聯(lián)密度不斷縮小，電阻率不斷下降。當(dāng)導(dǎo)電涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附著力已經(jīng)達(dá)到最高，而且交聯(lián)密度也不再發(fā)生變化，電阻率變得穩(wěn)定。涂料24 ℃固化10 d，由于導(dǎo)電涂料已經(jīng)固化完全，因此附著力和電阻率與當(dāng)導(dǎo)電涂料24 ℃固化7 d時(shí)相同，不在發(fā)生變化。說(shuō)明導(dǎo)電涂料在24 ℃固化7 d可達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2 固化行為對(duì)玻璃轉(zhuǎn)化溫度、交聯(lián)密度、彈性模量的影響

涂料面漆和底漆固化行為與涂料玻璃轉(zhuǎn)化溫度和25℃時(shí)的交聯(lián)密度及彈性模量的關(guān)系如表3和表4所示

從表3和表4可見(jiàn)，由于24 ℃/24 h固化時(shí)間短，所以固化不完全，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量均較低，隨著固化時(shí)間的增加，導(dǎo)電涂料逐漸完全固化，玻璃化溫度、彈性模量也隨之增大，此時(shí)聯(lián)密度達(dá)到最低值。涂料在24 ℃固化3 d，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量都達(dá)到較高的值，導(dǎo)電涂料固化程度更高。涂料在24 ℃固化7 d，導(dǎo)電涂料達(dá)到固化完全，與24 ℃固化10 d相比，面漆和底漆，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量均不發(fā)生變化。說(shuō)明涂料已經(jīng)完全固化。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)各組分的選擇，最終利用正交試驗(yàn)配備了導(dǎo)電涂料基出配方。

（2）導(dǎo)電涂料在不同固化條件下的交聯(lián)密度、玻璃化溫度、彈性模量及基本力學(xué)性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以達(dá)到固化完全，不僅可以獲得較好的力學(xué)性能，而且具有較好的導(dǎo)電性能。

參考文獻(xiàn)

[1] M.Sachtleber.D.Raabe and H.Weiland Surace Rouhening and Color Changes of Coat Aluminum Sheets During Plastic Straining[J].Journal of Materials Processing Technology，2004（148）：68-76.

[2] 王平.導(dǎo)電涂料的發(fā)展動(dòng)向[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2001（1）：78-80.

[3] D.Mohamad，J.Shalati.High Performance Accelerated All Acrylic Coatings： Kinetics and Mechanistic Aspects of Non-Isocyanate Coatings[J].Porgess in Organic Cotings，2003（48）：50-62.

[4] J.M.Morancho，JM.Salla，X.Ramis，et al. Comparative Study of The Degradation Kinetics of Three Powder Thermoset Coatings[J].Thermochmica Acta，2004（49）：181-187.

[5] 成會(huì)明.納米碳管制備、結(jié)構(gòu)、物性及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002：203-219.endprint

摘 要：制備以碳納米管復(fù)合導(dǎo)電云母粉為導(dǎo)電填料、以改性環(huán)氧樹(shù)脂為成膜樹(shù)脂的大型儲(chǔ)備油罐用的涂料。研究了固化行為對(duì)涂料主要力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、玻璃化溫度、交聯(lián)密度和彈性模量的影響。結(jié)果表明當(dāng)涂料24℃固化3天時(shí)交聯(lián)密度增大附著力達(dá)到最高但下降。電阻率不穩(wěn)定。當(dāng)涂料24℃固化7天，固化完全，附著力最佳和電阻率穩(wěn)定。涂料的交聯(lián)密度、玻璃溫度和彈性模量均不發(fā)生變化。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹(shù)脂 導(dǎo)電涂料 碳納米管

中圖分類(lèi)號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油儲(chǔ)罐多為鋼罐，鋼鐵極易腐蝕，為了延長(zhǎng)儲(chǔ)罐使用壽命。必須要對(duì)罐體進(jìn)行保護(hù)用使用涂料保護(hù)金屬油罐是一種經(jīng)濟(jì)合理、簡(jiǎn)便易行的方法。導(dǎo)電涂料是近20多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種功能性涂料，應(yīng)用于石油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，可有效避免由于靜電引起的火災(zāi)爆炸事故。導(dǎo)電防腐涂料在油品儲(chǔ)罐中是十分重要的。針對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料在大型儲(chǔ)備油罐中的特定用途，本文對(duì)碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料的性能進(jìn)行研究，系統(tǒng)研究了不同固化條件下碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料玻璃化溫度、沖擊強(qiáng)度、導(dǎo)電性能、彈性模量的影響。

1 主要原料及測(cè)試儀器

2 導(dǎo)電涂料的制備

本研究中碳納米管改性環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)電涂料分為A、B兩組分A組分為改性的碳納米管環(huán)氧樹(shù)脂為成膜物的導(dǎo)電物質(zhì)涂料，B組分為固化劑。（見(jiàn)圖1）

將A、B組分按一定比例均勻混合，用稀釋劑稀釋到合適粘度，用噴涂方式涂布于馬口鐵板充分固化后，按照GB16906-1997和GB13348要求的國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行涂料各項(xiàng)性能的檢測(cè)。GR/T 9286-1998測(cè)定涂層附著力；GR/T1731-793測(cè)定涂層柔韌性；GR/T1732-93測(cè)定涂層耐沖擊強(qiáng)度；GB/T1763-1979（89）測(cè)定涂層耐化學(xué)試劑性；以成膜劑、復(fù)合導(dǎo)電體系和填料為水平表，以附著力和導(dǎo)電率為觀察值確定最佳參數(shù)。通過(guò)正交試驗(yàn)，確定最佳配比的基礎(chǔ)配方。

3 結(jié)果與討論

3.1 固化行為對(duì)涂料主要力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的影響

不同固化條件下導(dǎo)電涂料的物理機(jī)械性能也不同，其附著力和電阻率的變化見(jiàn)表1。

從表1和表2可以看出，24 ℃/24 h導(dǎo)電涂料的附著力和沖擊強(qiáng)度值最低，這是因?yàn)閷?dǎo)電涂料固化不完全導(dǎo)致的，由于固化時(shí)間短涂料的的交聯(lián)密度低，導(dǎo)電填料粒子搭接成鏈狀或網(wǎng)狀三維立體導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，所以涂料的導(dǎo)電率也較高。隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，涂料交聯(lián)密度逐漸提高，涂料中的導(dǎo)電粒子濃度達(dá)到滲流值后，內(nèi)聚強(qiáng)度隨之增大，附著力也逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)電體之間的交聯(lián)變小，電阻率隨之下降。當(dāng)涂料24 ℃固化3 d，交聯(lián)密度增大，附著力達(dá)到最高值，但是此時(shí)涂料固化并不完全，導(dǎo)電填料粒子之間的交聯(lián)密度不斷縮小，電阻率不斷下降。當(dāng)導(dǎo)電涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附著力已經(jīng)達(dá)到最高，而且交聯(lián)密度也不再發(fā)生變化，電阻率變得穩(wěn)定。涂料24 ℃固化10 d，由于導(dǎo)電涂料已經(jīng)固化完全，因此附著力和電阻率與當(dāng)導(dǎo)電涂料24 ℃固化7 d時(shí)相同，不在發(fā)生變化。說(shuō)明導(dǎo)電涂料在24 ℃固化7 d可達(dá)到最佳狀態(tài)。

3.2 固化行為對(duì)玻璃轉(zhuǎn)化溫度、交聯(lián)密度、彈性模量的影響

涂料面漆和底漆固化行為與涂料玻璃轉(zhuǎn)化溫度和25℃時(shí)的交聯(lián)密度及彈性模量的關(guān)系如表3和表4所示

從表3和表4可見(jiàn)，由于24 ℃/24 h固化時(shí)間短，所以固化不完全，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量均較低，隨著固化時(shí)間的增加，導(dǎo)電涂料逐漸完全固化，玻璃化溫度、彈性模量也隨之增大，此時(shí)聯(lián)密度達(dá)到最低值。涂料在24 ℃固化3 d，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量都達(dá)到較高的值，導(dǎo)電涂料固化程度更高。涂料在24 ℃固化7 d，導(dǎo)電涂料達(dá)到固化完全，與24 ℃固化10 d相比，面漆和底漆，導(dǎo)電涂料的交聯(lián)密度、玻璃化溫度和彈性模量均不發(fā)生變化。說(shuō)明涂料已經(jīng)完全固化。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)各組分的選擇，最終利用正交試驗(yàn)配備了導(dǎo)電涂料基出配方。

（2）導(dǎo)電涂料在不同固化條件下的交聯(lián)密度、玻璃化溫度、彈性模量及基本力學(xué)性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以達(dá)到固化完全，不僅可以獲得較好的力學(xué)性能，而且具有較好的導(dǎo)電性能。

參考文獻(xiàn)

[1] M.Sachtleber.D.Raabe and H.Weiland Surace Rouhening and Color Changes of Coat Aluminum Sheets During Plastic Straining[J].Journal of Materials Processing Technology，2004（148）：68-76.

[2] 王平.導(dǎo)電涂料的發(fā)展動(dòng)向[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2001（1）：78-80.

[3] D.Mohamad，J.Shalati.High Performance Accelerated All Acrylic Coatings： Kinetics and Mechanistic Aspects of Non-Isocyanate Coatings[J].Porgess in Organic Cotings，2003（48）：50-62.

[4] J.M.Morancho，JM.Salla，X.Ramis，et al. Comparative Study of The Degradation Kinetics of Three Powder Thermoset Coatings[J].Thermochmica Acta，2004（49）：181-187.

[5] 成會(huì)明.納米碳管制備、結(jié)構(gòu)、物性及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002：203-219.endprint