常玉 梁剑锋 刘戎志
华南师范大学化学系，广州510631广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为导电填料，以优质价廉的天然腰果壳油衍生物合成的多元胺为固化剂，制备出了成本低、导电性能优良的双组分环氧防静电地坪底涂涂料，并探讨了该涂料的配方设计及其主要成分对涂膜导电性和理化性能的影响。
关键词：防静电环氧地坪 乙炔炭黑 导电底漆
防静电地坪涂装系统需要导电底漆来配套施工，而低成本的导电地坪底漆可以大大降低整个防静电地坪工程的造价，从而降低了该套涂装系统的成本，提高了产品的市场竞争力。本文通过选择未改性的低成本乙炔炭黑为防静电地坪底漆的导电填料，以优质低廉的天然腰果酚合成的多元胺为固化剂，制备出了导电性能优良，满足防静电环氧地坪施工要求的底漆涂料。
1涂料制备
1.1基本配方（见表1）
表1
1.2生产工艺
低成本环氧防静电地坪涂料底漆的生产工艺流程见图1，固化剂的生产工艺流程见图2。
图1、2
1.3性能
产品性能检测结果见表2。由表2可见，此产品性能符合或超过了防静电地坪涂料通用规范（SJ/T11294-2003）关于底漆的标准。
表2
2配方设计及分析
2.1树脂的选择
环氧树脂具有力学性能好、粘结性能高、固化收缩率低以及综合性能优异等特点，是目前应用最为广泛的地坪涂料用合成树脂。环氧树脂的类型及相对分子量对涂料的性能的影响很大，双酚F型环氧树脂粘度低，各种性能较好，但价格偏高；环氧E-20(双酚A型)为固态，需要较多的溶剂溶解及稀释才能配漆，而且作为底漆及砂浆层的粘结漆料，漆膜较软，不适合使用；环氧E-51(双酚A型)粘度、各种性能均较理想，但价格也较高，适合作表面要求较高的面漆层树脂。环氧E-44(双酚A型)为粘度较高的液态树脂，配合少量的稀释剂即能满足作为底漆及砂浆层用树脂，而且成本比E-51低，是比较理想的防静电环氧地坪涂料底漆用树脂。其柔韧性、附着力、耐冲击性等各项性能指标均达到或超过环氧防静电底漆的性能标准，是低成本环氧防静电底漆用树脂的首选。
2.2固化剂的选择
防静电底漆除要求一般底漆的理化性能外，漆膜还需要满足表面电阻、体积电阻的指标，所以固化剂的选择至关重要。为了保证底漆的电阻值符合防静电地坪涂料通用规范（SJ/T11294-2003）的标准，目前大部分防静电环氧底漆产品使用的固化剂是与防静电面漆同一型号的固化剂。这类固化剂色泽浅，能满足涂层高表面状况的要求，但价格较高。以环氧地坪涂料最常用的面漆固化剂ANCAMINE1618为例，目前的市场价格在(50～55)元/kg。由天然腰果壳油合成的改性环氧树脂固化剂(产品牌号为NX-5178)经实验验证完全满足防静电底漆对电阻的要求。而且这种固化剂体系在理化性能上既有低分子量脂肪胺体系的硬度和优良的抗化学腐蚀性能，又有低分子量聚酰胺体系的长适用期和良好的韧性以及低毒性能，还有一般酚醛胺体系的快速固化和优良的附着力。而且这种固化剂目前的市场售价仅为ANCAMINE1618的1/2左右，且天然腰果壳油来源于植物，不受石油价格的影响，固化剂产品价廉且稳定，大大降低了防静电底漆体系的成本。
2.3导电填料的选择
导电涂料中常用的导电材料包括金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料以及复合导电填料等。金属系填料存在价格昂贵、防氧化性差及易沉降等缺点；金属氧化物系填料由于技术和成本问题，目前还没有得到广泛应用；复合导电填料（如导电云母粉）由于色泽较浅、粉末电阻低，应用较为广泛，但是对于防静电底漆来说，价格仍然较贵，适合用在对涂层表面具有较高要求的防静电面漆上。由于底漆不需要装饰性，可以选择颜色深且单一的碳系填料作为导电填料。目前防静电底漆主要使用改性过的导电炭黑，这种炭黑分散性比较好，易于调漆，但是价格较高。目前国产
的导电炭黑价格在(40～65)元/kg，进口的要100多元/kg。为了降低成本，选择了未改性的乙炔炭黑作为底漆的导电填料，其市场售价在(11～13)元/kg，这将会大大降低防静电底漆的成本。但是这种炭黑吸油量非常大（为250mL/g），很难分散，会影响涂料的流平性，所以在添加量和助剂的选择上需要反复的试验确定。
2.4颜填料的选择
底漆不需要装饰性和较高的表面效果，所以一般不添加着色颜料，而只需要体质颜料。体质颜料（填料）除降低成本外，主要用于改善涂层的物理机械性能。常用体质颜料的品种及性能见表3。由填料的晶形结构可看出，云母粉、滑石粉和石英粉具有一定的鳞片结构，可提高底漆涂层的抗渗能力，所以重点选用该类填料。但是云母粉的吸油量较高，不适合与高吸油量的乙炔炭黑同时添加；石英粉容易导致涂料硬结底，添加量也不能太大。为了保证底漆涂料适宜的粘度和良好的刮涂效果，低吸油量的滑石粉是比较理想的选择。
表3
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2.5助剂体系
乙炔炭黑吸油量非常大，很难分散，因此，分散剂、流平剂等助剂的选择及用量是极为关键的。一方面通过加入各类助剂，消除涂料施工中的各种漆病；另一方面，助剂的加入可以提高乙炔炭黑的加入量，而保证涂层体系的电阻符合防静电底漆的要求。经过实验，分散剂选用荷兰埃夫卡公司的4050和5065；流平剂选用荷兰埃夫卡公司的3239和日本楠木化成的L-1982；消泡剂选用台湾德谦公司的6800，这一助剂组合进行复配具有很好的施工效果和涂层电阻性能。
3导电性分析
底漆涂层的表面电阻和体积电阻是防静电底漆最重要的性能要求，对整个防静电地坪体系电阻起着重要的作用。据秀珀公司多年的防静电地坪工程的施工研究表明，底漆电阻不大于104Ω，防静电环氧自流平面漆的表面电阻和体积电
阻才能达到防静电地坪对电阻指标的使用要求。表4为乙炔炭黑不同添加比例对环氧防静电地坪底漆的表面电阻和体积电阻的影响。由表4可见，当乙炔炭黑的添加量不小于5％时，底漆的电阻就满足防静电地坪的要求。由于炭黑的吸油量非常大，在满足电阻要求的情况下，炭黑的添加量越少，涂料的流平性和施工性能越优异。
表4
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4结论
(1）采用未改性的乙炔炭黑作为防静电底漆的导电材料，可大大降低底漆的成本，漆膜电阻一样达到防静电地坪涂料通用规范（SJ/T11294-2003）的标准要求。
(2）利用价格低廉的天然腰果壳油合成的改性环氧树脂固化剂代替价格昂贵的改性脂环胺固化剂，将大大降低防静电底漆的成本，且漆膜性能更加优异。
(3）该地坪涂料及其涂装系统优良的性能满足了现代科技和生产发展对地坪高度清洁和防静电的要求，具有显著的经济效益，应用现状和前景十分广阔。
