固化行為對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料性能的影響

陳健

摘 要：制備以碳納米管復合導電云母粉為導電填料、以改性環(huán)氧樹脂為成膜樹脂的大型儲備油罐用的涂料。研究了固化行為對涂料主要力學性能、導電性能、玻璃化溫度、交聯(lián)密度和彈性模量的影響。結果表明當涂料24℃固化3天時交聯(lián)密度增大附著力達到最高但下降。電阻率不穩(wěn)定。當涂料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。

關鍵詞：環(huán)氧樹脂 導電涂料 碳納米管

中圖分類號：TB383 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油儲罐多為鋼罐，鋼鐵極易腐蝕，為了延長儲罐使用壽命。必須要對罐體進行保護用使用涂料保護金屬油罐是一種經(jīng)濟合理、簡便易行的方法。導電涂料是近20多年來迅速發(fā)展起來的一種功能性涂料，應用于石油儲運設備，可有效避免由于靜電引起的火災爆炸事故。導電防腐涂料在油品儲罐中是十分重要的。針對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料在大型儲備油罐中的特定用途，本文對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料的性能進行研究，系統(tǒng)研究了不同固化條件下碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料玻璃化溫度、沖擊強度、導電性能、彈性模量的影響。

1 主要原料及測試儀器

2 導電涂料的制備

本研究中碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料分為A、B兩組分A組分為改性的碳納米管環(huán)氧樹脂為成膜物的導電物質涂料，B組分為固化劑。（見圖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要求的國家相應標準進行涂料各項性能的檢測。GR/T 9286-1998測定涂層附著力；GR/T1731-793測定涂層柔韌性；GR/T1732-93測定涂層耐沖擊強度；GB/T1763-1979（89）測定涂層耐化學試劑性；以成膜劑、復合導電體系和填料為水平表，以附著力和導電率為觀察值確定最佳參數(shù)。通過正交試驗，確定最佳配比的基礎配方。

3 結果與討論

3.1 固化行為對涂料主要力學性能和導電性能的影響

不同固化條件下導電涂料的物理機械性能也不同，其附著力和電阻率的變化見表1。

從表1和表2可以看出，24 ℃/24 h導電涂料的附著力和沖擊強度值最低，這是因為導電涂料固化不完全導致的，由于固化時間短涂料的的交聯(lián)密度低，導電填料粒子搭接成鏈狀或網(wǎng)狀三維立體導電結構，所以涂料的導電率也較高。隨著固化時間的延長，涂料交聯(lián)密度逐漸提高，涂料中的導電粒子濃度達到滲流值后，內聚強度隨之增大，附著力也逐漸增強，導電體之間的交聯(lián)變小，電阻率隨之下降。當涂料24 ℃固化3 d，交聯(lián)密度增大，附著力達到最高值，但是此時涂料固化并不完全，導電填料粒子之間的交聯(lián)密度不斷縮小，電阻率不斷下降。當導電涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附著力已經(jīng)達到最高，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，由于導電涂料已經(jīng)固化完全，因此附著力和電阻率與當導電涂料24 ℃固化7 d時相同，不在發(fā)生變化。說明導電涂料在24 ℃固化7 d可達到最佳狀態(tài)。

3.2 固化行為對玻璃轉化溫度、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化溫度和25℃時的交聯(lián)密度及彈性模量的關系如表3和表4所示

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

4 結語

（1）通過各組分的選擇，最終利用正交試驗配備了導電涂料基出配方。

（2）導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性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以達到固化完全，不僅可以獲得較好的力學性能，而且具有較好的導電性能。

參考文獻

[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.導電涂料的發(fā)展動向[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] 成會明.納米碳管制備、結構、物性及應用[M].化學工業(yè)出版社，2002：203-219.endprint

摘 要：制備以碳納米管復合導電云母粉為導電填料、以改性環(huán)氧樹脂為成膜樹脂的大型儲備油罐用的涂料。研究了固化行為對涂料主要力學性能、導電性能、玻璃化溫度、交聯(lián)密度和彈性模量的影響。結果表明當涂料24℃固化3天時交聯(lián)密度增大附著力達到最高但下降。電阻率不穩(wěn)定。當涂料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。

關鍵詞：環(huán)氧樹脂 導電涂料 碳納米管

中圖分類號：TB383 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油儲罐多為鋼罐，鋼鐵極易腐蝕，為了延長儲罐使用壽命。必須要對罐體進行保護用使用涂料保護金屬油罐是一種經(jīng)濟合理、簡便易行的方法。導電涂料是近20多年來迅速發(fā)展起來的一種功能性涂料，應用于石油儲運設備，可有效避免由于靜電引起的火災爆炸事故。導電防腐涂料在油品儲罐中是十分重要的。針對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料在大型儲備油罐中的特定用途，本文對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料的性能進行研究，系統(tǒng)研究了不同固化條件下碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料玻璃化溫度、沖擊強度、導電性能、彈性模量的影響。

1 主要原料及測試儀器

2 導電涂料的制備

本研究中碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料分為A、B兩組分A組分為改性的碳納米管環(huán)氧樹脂為成膜物的導電物質涂料，B組分為固化劑。（見圖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要求的國家相應標準進行涂料各項性能的檢測。GR/T 9286-1998測定涂層附著力；GR/T1731-793測定涂層柔韌性；GR/T1732-93測定涂層耐沖擊強度；GB/T1763-1979（89）測定涂層耐化學試劑性；以成膜劑、復合導電體系和填料為水平表，以附著力和導電率為觀察值確定最佳參數(shù)。通過正交試驗，確定最佳配比的基礎配方。

3 結果與討論

3.1 固化行為對涂料主要力學性能和導電性能的影響

不同固化條件下導電涂料的物理機械性能也不同，其附著力和電阻率的變化見表1。

從表1和表2可以看出，24 ℃/24 h導電涂料的附著力和沖擊強度值最低，這是因為導電涂料固化不完全導致的，由于固化時間短涂料的的交聯(lián)密度低，導電填料粒子搭接成鏈狀或網(wǎng)狀三維立體導電結構，所以涂料的導電率也較高。隨著固化時間的延長，涂料交聯(lián)密度逐漸提高，涂料中的導電粒子濃度達到滲流值后，內聚強度隨之增大，附著力也逐漸增強，導電體之間的交聯(lián)變小，電阻率隨之下降。當涂料24 ℃固化3 d，交聯(lián)密度增大，附著力達到最高值，但是此時涂料固化并不完全，導電填料粒子之間的交聯(lián)密度不斷縮小，電阻率不斷下降。當導電涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附著力已經(jīng)達到最高，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，由于導電涂料已經(jīng)固化完全，因此附著力和電阻率與當導電涂料24 ℃固化7 d時相同，不在發(fā)生變化。說明導電涂料在24 ℃固化7 d可達到最佳狀態(tài)。

3.2 固化行為對玻璃轉化溫度、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化溫度和25℃時的交聯(lián)密度及彈性模量的關系如表3和表4所示

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

4 結語

（1）通過各組分的選擇，最終利用正交試驗配備了導電涂料基出配方。

（2）導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性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以達到固化完全，不僅可以獲得較好的力學性能，而且具有較好的導電性能。

參考文獻

[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.導電涂料的發(fā)展動向[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] 成會明.納米碳管制備、結構、物性及應用[M].化學工業(yè)出版社，2002：203-219.endprint

摘 要：制備以碳納米管復合導電云母粉為導電填料、以改性環(huán)氧樹脂為成膜樹脂的大型儲備油罐用的涂料。研究了固化行為對涂料主要力學性能、導電性能、玻璃化溫度、交聯(lián)密度和彈性模量的影響。結果表明當涂料24℃固化3天時交聯(lián)密度增大附著力達到最高但下降。電阻率不穩(wěn)定。當涂料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。

關鍵詞：環(huán)氧樹脂 導電涂料 碳納米管

中圖分類號：TB383 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油儲罐多為鋼罐，鋼鐵極易腐蝕，為了延長儲罐使用壽命。必須要對罐體進行保護用使用涂料保護金屬油罐是一種經(jīng)濟合理、簡便易行的方法。導電涂料是近20多年來迅速發(fā)展起來的一種功能性涂料，應用于石油儲運設備，可有效避免由于靜電引起的火災爆炸事故。導電防腐涂料在油品儲罐中是十分重要的。針對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料在大型儲備油罐中的特定用途，本文對碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料的性能進行研究，系統(tǒng)研究了不同固化條件下碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料玻璃化溫度、沖擊強度、導電性能、彈性模量的影響。

1 主要原料及測試儀器

2 導電涂料的制備

本研究中碳納米管改性環(huán)氧樹脂導電涂料分為A、B兩組分A組分為改性的碳納米管環(huán)氧樹脂為成膜物的導電物質涂料，B組分為固化劑。（見圖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要求的國家相應標準進行涂料各項性能的檢測。GR/T 9286-1998測定涂層附著力；GR/T1731-793測定涂層柔韌性；GR/T1732-93測定涂層耐沖擊強度；GB/T1763-1979（89）測定涂層耐化學試劑性；以成膜劑、復合導電體系和填料為水平表，以附著力和導電率為觀察值確定最佳參數(shù)。通過正交試驗，確定最佳配比的基礎配方。

3 結果與討論

3.1 固化行為對涂料主要力學性能和導電性能的影響

不同固化條件下導電涂料的物理機械性能也不同，其附著力和電阻率的變化見表1。

從表1和表2可以看出，24 ℃/24 h導電涂料的附著力和沖擊強度值最低，這是因為導電涂料固化不完全導致的，由于固化時間短涂料的的交聯(lián)密度低，導電填料粒子搭接成鏈狀或網(wǎng)狀三維立體導電結構，所以涂料的導電率也較高。隨著固化時間的延長，涂料交聯(lián)密度逐漸提高，涂料中的導電粒子濃度達到滲流值后，內聚強度隨之增大，附著力也逐漸增強，導電體之間的交聯(lián)變小，電阻率隨之下降。當涂料24 ℃固化3 d，交聯(lián)密度增大，附著力達到最高值，但是此時涂料固化并不完全，導電填料粒子之間的交聯(lián)密度不斷縮小，電阻率不斷下降。當導電涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附著力已經(jīng)達到最高，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，由于導電涂料已經(jīng)固化完全，因此附著力和電阻率與當導電涂料24 ℃固化7 d時相同，不在發(fā)生變化。說明導電涂料在24 ℃固化7 d可達到最佳狀態(tài)。

3.2 固化行為對玻璃轉化溫度、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化溫度和25℃時的交聯(lián)密度及彈性模量的關系如表3和表4所示

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

4 結語

（1）通過各組分的選擇，最終利用正交試驗配備了導電涂料基出配方。

（2）導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性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以達到固化完全，不僅可以獲得較好的力學性能，而且具有較好的導電性能。

參考文獻

[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.導電涂料的發(fā)展動向[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] 成會明.納米碳管制備、結構、物性及應用[M].化學工業(yè)出版社，2002：203-219.endprint