常玉 梁劍鋒 劉戎志
華南師范大學化學系，廣州510631廣州秀珀化工有限公司，511495
摘要：采用未改性的低成本乙炔炭黑為導電填料，以優質價廉的天然腰果殼油衍生物合成的多元胺為固化劑，制備出了成本低、導電性能優良的雙組分環氧防靜電地坪底涂涂料，并探討了該涂料的配方設計及其主要成分對涂膜導電性和理化性能的影響。
關鍵詞：防靜電環氧地坪 乙炔炭黑 導電底漆
防靜電地坪涂裝系統需要導電底漆來配套施工，而低成本的導電地坪底漆可以大大降低整個防靜電地坪工程的造價，從而降低了該套涂裝系統的成本，提高了產品的市場競爭力。本文通過選擇未改性的低成本乙炔炭黑為防靜電地坪底漆的導電填料，以優質低廉的天然腰果酚合成的多元胺為固化劑，制備出了導電性能優良，滿足防靜電環氧地坪施工要求的底漆涂料。
1涂料制備
1.1基本配方（見表1）
表1
1.2生產工藝
低成本環氧防靜電地坪涂料底漆的生產工藝流程見圖1，固化劑的生產工藝流程見圖2。
圖1、2
1.3性能
產品性能檢測結果見表2。由表2可見，此產品性能符合或超過了防靜電地坪涂料通用規范（SJ/T11294-2003）關于底漆的標準。
表2
2配方設計及分析
2.1樹脂的選擇
環氧樹脂具有力學性能好、粘結性能高、固化收縮率低以及綜合性能優異等特點，是目前應用最為廣泛的地坪涂料用合成樹脂。環氧樹脂的類型及相對分子量對涂料的性能的影響很大，雙酚F型環氧樹脂粘度低，各種性能較好，但價格偏高；環氧E-20(雙酚A型)為固態，需要較多的溶劑溶解及稀釋才能配漆，而且作為底漆及砂漿層的粘結漆料，漆膜較軟，不適合使用；環氧E-51(雙酚A型)粘度、各種性能均較理想，但價格也較高，適合作表面要求較高的面漆層樹脂。環氧E-44(雙酚A型)為粘度較高的液態樹脂，配合少量的稀釋劑即能滿足作為底漆及砂漿層用樹脂，而且成本比E-51低，是比較理想的防靜電環氧地坪涂料底漆用樹脂。其柔韌性、附著力、耐沖擊性等各項性能指標均達到或超過環氧防靜電底漆的性能標準，是低成本環氧防靜電底漆用樹脂的首選。
2.2固化劑的選擇
防靜電底漆除要求一般底漆的理化性能外，漆膜還需要滿足表面電阻、體積電阻的指標，所以固化劑的選擇至關重要。為了保證底漆的電阻值符合防靜電地坪涂料通用規范（SJ/T11294-2003）的標準，目前大部分防靜電環氧底漆產品使用的固化劑是與防靜電面漆同一型號的固化劑。這類固化劑色澤淺，能滿足涂層高表面狀況的要求，但價格較高。以環氧地坪涂料最常用的面漆固化劑ANCAMINE1618為例，目前的市場價格在(50～55)元/kg。由天然腰果殼油合成的改性環氧樹脂固化劑(產品牌號為NX-5178)經實驗驗證完全滿足防靜電底漆對電阻的要求。而且這種固化劑體系在理化性能上既有低分子量脂肪胺體系的硬度和優良的抗化學腐蝕性能，又有低分子量聚酰胺體系的長適用期和良好的韌性以及低毒性能，還有一般酚醛胺體系的快速固化和優良的附著力。而且這種固化劑目前的市場售價僅為ANCAMINE1618的1/2左右，且天然腰果殼油來源于植物，不受石油價格的影響，固化劑產品價廉且穩定，大大降低了防靜電底漆體系的成本。
2.3導電填料的選擇
導電涂料中常用的導電材料包括金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物系填料以及復合導電填料等。金屬系填料存在價格昂貴、防氧化性差及易沉降等缺點；金屬氧化物系填料由于技術和成本問題，目前還沒有得到廣泛應用；復合導電填料（如導電云母粉）由于色澤較淺、粉末電阻低，應用較為廣泛，但是對于防靜電底漆來說，價格仍然較貴，適合用在對涂層表面具有較高要求的防靜電面漆上。由于底漆不需要裝飾性，可以選擇顏色深且單一的碳系填料作為導電填料。目前防靜電底漆主要使用改性過的導電炭黑，這種炭黑分散性比較好，易于調漆，但是價格較高。目前國產
的導電炭黑價格在(40～65)元/kg，進口的要100多元/kg。為了降低成本，選擇了未改性的乙炔炭黑作為底漆的導電填料，其市場售價在(11～13)元/kg，這將會大大降低防靜電底漆的成本。但是這種炭黑吸油量非常大（為250mL/g），很難分散，會影響涂料的流平性，所以在添加量和助劑的選擇上需要反復的試驗確定。
2.4顏填料的選擇
底漆不需要裝飾性和較高的表面效果，所以一般不添加著色顏料，而只需要體質顏料。體質顏料（填料）除降低成本外，主要用于改善涂層的物理機械性能。常用體質顏料的品種及性能見表3。由填料的晶形結構可看出，云母粉、滑石粉和石英粉具有一定的鱗片結構，可提高底漆涂層的抗滲能力，所以重點選用該類填料。但是云母粉的吸油量較高，不適合與高吸油量的乙炔炭黑同時添加；石英粉容易導致涂料硬結底，添加量也不能太大。為了保證底漆涂料適宜的粘度和良好的刮涂效果，低吸油量的滑石粉是比較理想的選擇。
表3
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2.5助劑體系
乙炔炭黑吸油量非常大，很難分散，因此，分散劑、流平劑等助劑的選擇及用量是極為關鍵的。一方面通過加入各類助劑，消除涂料施工中的各種漆病；另一方面，助劑的加入可以提高乙炔炭黑的加入量，而保證涂層體系的電阻符合防靜電底漆的要求。經過實驗，分散劑選用荷蘭埃夫卡公司的4050和5065；流平劑選用荷蘭埃夫卡公司的3239和日本楠木化成的L-1982；消泡劑選用臺灣德謙公司的6800，這一助劑組合進行復配具有很好的施工效果和涂層電阻性能。
3導電性分析
底漆涂層的表面電阻和體積電阻是防靜電底漆最重要的性能要求，對整個防靜電地坪體系電阻起著重要的作用。據秀珀公司多年的防靜電地坪工程的施工研究表明，底漆電阻不大于104Ω，防靜電環氧自流平面漆的表面電阻和體積電
阻才能達到防靜電地坪對電阻指標的使用要求。表4為乙炔炭黑不同添加比例對環氧防靜電地坪底漆的表面電阻和體積電阻的影響。由表4可見，當乙炔炭黑的添加量不小于5％時，底漆的電阻就滿足防靜電地坪的要求。由于炭黑的吸油量非常大，在滿足電阻要求的情況下，炭黑的添加量越少，涂料的流平性和施工性能越優異。
表4
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4結論
(1）采用未改性的乙炔炭黑作為防靜電底漆的導電材料，可大大降低底漆的成本，漆膜電阻一樣達到防靜電地坪涂料通用規范（SJ/T11294-2003）的標準要求。
(2）利用價格低廉的天然腰果殼油合成的改性環氧樹脂固化劑代替價格昂貴的改性脂環胺固化劑，將大大降低防靜電底漆的成本，且漆膜性能更加優異。
(3）該地坪涂料及其涂裝系統優良的性能滿足了現代科技和生產發展對地坪高度清潔和防靜電的要求，具有顯著的經濟效益，應用現狀和前景十分廣闊。
