摘要：介绍了添加型导静电地坪涂料的组成 、 导静电原理 、 影响因素及施工工艺 。

关键词：导静电地坪涂料；纳米氧化锌 ; 导电填料

1 引言

即使是最细微的移动，也会产生并累积静电。一般而言，静电的释放并不被人所察觉（人体只能感知超过 1 000 V 的静电电压）。但对于电脑等电子产品生产区域中的电子原器件而言， 10 V 静电的释放就有可能导致该器件被击穿，从而酿成巨大的损失。而这时若不借助于专业的检测设备，人体恐还未有感知。在很多仓储或溶剂处理区域，无论是用于加工还是用于清洁，都存在着形成爆炸性蒸气 / 空气混合物的危险，静电的释放有可能致使这种混合物爆炸。据中国石化总公司提供的统计资料显示，近 10 年国内发生的 20 多起大的石油化工静电灾害中，因静电引起的火灾事故就有 8 起。同样，在处理或加工过程中产生有机粉末的地方，也存在着形成爆炸性粉末 / 空气混合物的危险。静电若不及时释放亦能导致爆炸的发生。地坪由于经常受摩擦容易积聚大量静电荷，从而妨碍安全生产和产品质量。防静电地坪涂料能赋予地坪导电性以消除静电的危害，作为一种功能性地坪涂料，在国外，是 20 世纪 90 年代初才提出来的，主要基于精密电子、电脑、通讯等行业的发展。目前对电子、微电子、通讯、计算机、精密仪器和航天航空等高新技术工业厂房地坪的防静电等级要求越来越高，国家环境法规也越来越严。这对防静电地坪的发展提出了更高的要求，特别是随着世界工厂的转移，以及电子行业的飞速发展，与之配套的相关产品必须满足要求。如 ABB 电器、西门子、中芯国际、 Sony 、捷普等著名电子行业逐步在中国推广，它们的设计方案和要求直接从国外转移进来，目前的国标、行标已不能满足配套需求。

根据众多电子行业的设计要求和 ASTMF150-98 （美国材料与试验协会标准）导电及静电耗散型弹性地板电阻的测试法，开发出具有国内领先地位的导静电型环氧树脂地坪涂料及涂装工艺，并大量应用于电子行业和满足航空航天要求。

2 导静电地坪涂料的组成

添加型导静电地坪涂料的主要组成：基料、导电材料、溶剂和其它助剂。在材料组成中，基料（包括环氧树脂、固化剂）和导电材料的选择应用，在设计效果中起到至关重要的作用，因此本课题主要对基料、导电材料的应用做了较详细的验证说明。

2.1 树脂的选择和应用

环氧树脂涂料对于金属、混凝土、木材、玻璃等均有优良的附着力，这是由于其分子中含有极性的羟基、醚键等，即使湿对湿也有一定的附着。有些树脂（如不饱和聚酯）固化时体积收缩达 11% ，产生高内应力，降低了附着力。环氧树脂固化时体积收缩仅为 2% 左右，而且环氧分子中的醚键分子链柔软便于旋转，可消除内应力，所以附着力高。环氧树脂中含有亲水的羟基和醚键，加上固化剂中的胺基，它们都会影响涂膜的耐水性，但该树脂中的双酚 A 链段则有疏水性， 2 个苯环的刚性屏蔽了羟基和醚键，保证了整体漆膜的耐水性。固化后的环氧树脂的玻璃化温度较高，有利于其耐水性。环氧树脂分子中没有酯键，耐碱性优良。在腐蚀微电池的阴极部位呈碱性，普通油脂系漆或醇酸漆极易被皂化破坏。可以说环氧树脂具有优良防腐蚀涂料所必须具有的耐碱性和附着力（见图 1 ），是目前应用最为广泛的地坪涂料用树脂。为此选用的是一种改性的液体环氧树脂 BYD-7201 （环氧当量 169 ～ 178 ，黏度 4 ～ 20Pa · s/ 25 ℃ ）。BYD-7201 是丙烯酸改性的双酚 A 型液态环氧树脂，其固化后具有较高的交联密度和优异的防腐蚀性能，特别适用于具有防腐蚀和防静电要求的场合。

图 1 环氧树脂分子结构示意

2.2 固化剂的选择

环氧树脂配以不同的固化剂可获得不同性能的涂层。固化剂主要有以下几种：①脂肪胺及改性脂肪胺。能在室温固化，黏度低，但因其极易吸潮，漆膜会发白、缩孔，且与空气中的 CO2 反应，在膜面上生成氨基甲酸盐。②芳香胺。耐化学品、耐温性较好，但固化缓慢，需催化剂。③聚酰胺。可室温固化，挠性较好，可水下施工，但耐溶剂性不及多元胺。④环氧树脂与多元胺的加成物。能室温固化，毒性较低。分为现场加成物和提净加成物，后者性能较好。⑤酚醛胺。固化迅速，在寒冷季节最为适宜。此固化剂中的苯酚呈弱碱性，能催化环氧基与胺的反应。在这方面美国卡德莱公司生产的固化剂较适用。他们用腰果壳油制得腰果酚，生产出一系列酚醛胺固化剂，这种体系既有低相对分子质量脂肪胺体系的硬度和优良的抗化学腐蚀性能，又有低相对分子质量聚酰胺体系的快速固化和优良的附着力。更重要的是，这种体系对涂装表面的处理要求不高，有轻度的锈蚀仍然能正常施工，而且可不添加含重金属的防腐颜料就能达到重防腐涂料的防腐性能要求。形成了低表面处理、单一配方一年四季都能快速重涂的、高效的厚浆型环氧树脂重防腐体系。为此在导静电防腐地坪体系中选用卡德莱的 NX-5198 作为中底涂的固化剂，选用自制改性脂环胺固化剂作为面涂层固化剂，该固化剂能很好地满足对导静电防腐地坪体系的性能要求。试验结果见表 1 ～ 3 。www.tmgc8.com

表 1 常用胺固化剂性能比较

注：导静电底漆中环氧树脂与各种胺类固化剂性能比较。

表 2 自制改性脂环胺固化剂与各种常规固化剂性能比较

表 3 自制改性脂环胺固化剂与美国 ANCAMINE1618 防腐性能比较

注：按理论配比与 E51 环氧树脂混合好后，涂刷于马口铁片上，室温固化 7 d ；干膜厚度为 100 ～ 150 μ m ；室温下浸泡于上述试剂中， 4 周后测增重百分率 。

2.3 防静电材料的选择

导电材料可以是无机材料，也可以是高分子抗静电剂。添加不同的导电材料，其导电机理是不相同的。对于前者，导电涂料形成涂膜后，导电填料之间彼此接触产生“导电通道”，形成连续导电网络，或者彼此靠近，由于“隧道效应”，电子越过势垒，形成电子流通网络；而抗静电剂则是由于亲水性基团在涂层表面的空气中定向排列，吸附空气中的水分子在涂层表面形成一层均匀分布的水膜，或自身离子化，来传导表面静电荷，达到消除静电的目的。添加型防静电地坪涂料工作原理见图 2 。

图 2 添加型防静电地坪涂料工作原理

无机导电材料涂料又分为：碳系导电涂料、金属粉末系导电涂料（如锌粉及银粉漆）及浅色复合导电涂料等。目前，可以用于涂料抗静电的材料主要有炭黑、氧化锌、云母等，这些材料在实际应用过程中多少都存在局限，而且，用来生产的涂料颜色过于单一，难以生产浅色的涂料或是明亮度要求较高的涂料。

本试验课题中选用复合纳米级氧化锌晶须（ ZnOw ）作为涂料体系的主抗静电填料，该材料基本上呈白色，只需要加入少量彩色颜料即可实现涂料色彩的多样性，制成明快的浅绿、淡蓝等一系列淡色调，符合丰富的个性化、明快化、效率化色彩选择的潮流。

纳米级 ZnOw 是四针状晶须结构，是一种长径比大于 10 的四针状单晶体微纤维材料，每根针的长度为 5 ～ 300 μ m ，根部直径 0.1 ～ 10.0 μ m 。

ZnOw 的主要结构和性能特点：①特有的空间立体四针状结构。 4 根针从同一中心发出，向空间三维方向展出，模量达到 3.5 × 105 MPa ，这是单晶体所特有的强度和高模量；②白色性。 ZnOw 宏观为白色粉体，本身没有发色性，不会由于该晶须的加入而改变复合材料及其制品的颜色；③耐高温性能。该晶须在 1 700 ℃ 以下不发生任何变化，到1 700 ℃ 开始升华；④压电和抗静电性能。这些特性全部或部分组合在一起，对材料和制品 的综合性能有极大的提高，并赋予材料一些特殊功能，如高分子材料抗静电、耐磨、防滑、减振、降噪、微波吸收、陶瓷抗碎裂及复合材料增强等。

ZnOw 具有四针状结构，当其分散到基材中时，形成非常有效的导电通道（三维网状结构）。与其它粒状填料相比，赋予导电性所需的填料用量极少。因此，可在不失去材料原有性质的条件下获得永久导电性。试验选用四针状 ZnOw 和导电云母粉。

复合使用了新型四针状 ZnOw 和纳米技术包裹导电云母粉作为导电填料。由于导电云母粉是采用纳米技术在云母表面包裹一层或几层纳米导电物质复合而成的，其粉体电阻率可以达到 100 Ω· cm 。 ZnOw 则具有独特的立体四针状结构，分散到体系中形成非常有效的三维网状导电通道，因而所需添加量远小于球形或片状填料；并且其导电性是电子传导，稳定性高，两者复合使用，发挥协同作用，比各自单独使用导电效果更优。

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