新型无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料
摘要 : 阐述一种新型无有害物质的防静电环氧自流平地坪涂料的组成、性能、施工及其应用。
关键词 : 自流平地坪涂料 ; 四针状氧化锌晶须 ; 复合润湿分散剂
1 前言
随着高新技术的发展和广泛应用 , 静电问题越来越引起各方面的重视。地坪由于经常受到摩擦容易积聚大量静电荷 , 从而妨碍生产过程和产品质量 , 严重时则引起火灾、爆炸等事故。防静电地坪涂料能赋予地坪导电性以消除静电的危害 , 并且由于其生产设备简单、施工方便、成本低廉 , 因而近年来被广泛应用于电子、建筑、航空、军事等领域。
防静电涂料根据其成膜物质是否具有导电性 , 可分为两大类 : 添加型防静电涂料和非添加型防静电涂料。非添加型防静电涂料的合成、施工存在很多困难 , 成本也比较高 , 性能不够理想 , 故尚未得到广泛的应用 ; 添加型防静电涂料则是导电填料、基体树脂、助剂、溶剂的混合物 , 经机械混合后将其涂覆于材料表面形成一层固化膜 , 利用导电填料的导电作用产生防静电的效果 , 现已得到广泛的应用。
防静电地坪涂料根据施工方式又可分为两大类 : 溶剂型防静电地坪涂料 ( 刷涂或辊涂 ) 和无溶剂防静电自流平地坪涂料 ( 镘涂 ) 。由于环保法规的日趋严格 , 溶剂型产品日趋淘汰 , 而符合涂料发展方向的无溶剂型产品更因美观、综合性能好等优势成为防静电地坪涂料的主打产品。
为避免现有产品技术中的不足之处 , 在多年生产和施工防静电地坪涂料的基础上 , 近年来又开发研制了一种新型无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料 (2003 年第 50 期专利公开报 ,03126628 . 2) 。实践应用表明 , 该产品在成本控制、防止浮色发花、颜色多样化、综合理化性能等方面明显优于同类传统产品。
2 实验部分
2 . 1 环氧色漆的组成
2 . 1 . 1 基体树脂
目前 , 适用于地坪涂料的合成树脂品种有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯、不饱和聚酯等。由于环氧树脂对各种基材均有良好的粘结力 , 且综合性能较好 , 因而得到广泛应用。在色漆组分中选用了双酚A 型的低分子量液体环氧树脂 ( 环氧当量 190 左右 ), 其电阻率相对较小 , 且粘度低、易无溶剂化。
2 . 1 . 2 导电填料
导电填料是添加型防静电涂料的重要组成部分 , 它是根据需要选择合适的导电填料的种类、形状和用量。常用的导电填料包括金属系填料、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或防氧化性差等缺点 ; 碳系填料也有分散稳定性差、颜色单一等问题 ; 金属氧化物系填料由于技术和成本问题还没有被广泛应用 ; 复合导电填料易沉降板结 , 高速分散时表面包覆的导电物质易剥落 , 导致涂层防静电性能不稳定 , 且包含锡、锑、铟等对人体有害的重金属 , 不符合日趋严格的环保要求。
在色漆中采用了一种新型的导电填料四针状氧化锌晶须 ( 以下简写为 ZnOw) , 与上述导电填料相比较 ,ZnOw 具有如下优势 :
• ①能高效地赋予材料导电性。 ZnOw 具有独特的立体四针状结构 , 当其分散到基材中时能在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 , 并且该导电性是电子传导 , 稳定性高 ;
• ②白色性。 ZnOw 的导电性是利用其单晶本身的导电性 , 而不是借助表面涂层和电镀方式的二次导电 , 并且该晶须是无色透明的单晶 , 晶须本身没有发色性 , 它可与颜料等组合形成纯白色或其它各种颜色 ;
• ③由于 ZnOw 产品的高强度和高模量 , 因此不仅不会影响涂料的力学性能 , 反而能增强涂料的耐冲击性、耐候性和附着力 ;
• ④该产品不含有锡、锑、铟等对人体有害物质 , 利于环保。
2 . 1 . 3 润湿分散体系
由于不同颜料之间密度及粒径差异大 , 而且有些颜料易发生絮凝 , 造成颜料体系的分离 , 是产生浮色发花的重要原因之一 , 这在无溶剂环氧自流平地坪涂料体系中尤为突出。因此必须选择合适的润湿分散剂 , 使颜料分散稳定。为达到这一目的 , 在色漆组分中使用了复合润湿分散剂体系。其中高分子量聚氨酯型分散剂适量使用能使颜料完全解絮凝 , 达到较好的分散效果 ; 含有机改性聚硅氧烷的不饱和羧酸类分散剂能有效控制颜料絮凝 , 将二者复合使用即能达到良好的防浮色发花的效果。
2 . 1 . 4 其它组分
在色漆组分中还使用了活性稀释剂、防沉降助剂、消泡剂以及流平剂等材料 , 使体系具有较好的贮存稳定性、良好的施工性能及成膜效果。根据实际需要还可加入适量自流平专用色浆调制所需颜色。
2 . 2 固化剂的组成
环氧色漆所用的固化剂为优质的改性脂环族胺化合物 ( 自制 , 2003 年第 50 期专利公开报 , 03126625 . 8) , 它与环氧色漆组分形成的混合体系可于常温固化 , 粘度低、施工性好 , 干燥后漆膜光泽高、颜色柔和、稳定 , 并具有良好的理化性能。视环境温度情况可在固化剂组分中添加 0% ～ 10 % 的催干剂。
2 . 3 配方及生产工艺
2 . 3 . 1 基本配方基本生产配方如表 1 。
表 1 环氧色漆基本配方
2 . 3 . 2 生产工艺
环氧色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 环氧色漆工艺流程图
图 2 固化剂工艺流程图
3 结果与讨论
3 . 1 导电填料含量对涂层防静电性能的影响
用 ZnOw 导电填料配制的防静电地坪涂料 , 总的趋势是涂层的表面电阻随 ZnOw 用量的增加而下降 , 开始呈急剧下降的趋势 , 下降到一定值后即趋于平衡。因此 , 应根据客户的实际需要 , 再考虑成本等因素选择合适的 ZnOw 用量。
3 . 2 导电填料添加方式对涂层防静电性能的影响
相同含量 ( 环氧色漆组分中重量比为 24 %) 时加入 ZnOw 导电填料后经砂磨分散 , 表面电阻为 (4 × 10) 7 Ω , 而直接中速分散的表面电阻为 (3 × 10) 6 Ω , 前者比后者高一个数量级以上。在砂磨过程中 ZnOw 导电填料四针状结构被破坏 , 形成了近似球形的结构 , 减少了导电填料彼此接触而形成的导电通道 , 因而降低了涂层的防静电性能。
4 产品性能及施工工艺
4 . 1 产品性能
本产品执行标准是信息产业部电子行业标准 《防静电地坪涂料通用规范》 ( SJ / T 11294 -2003) , 该标准是以广州秀珀化工有限公司的企业标准为蓝本。
产品性能检测结果见表 2 。
表 2 防静电自流平地坪面漆性能
注 : 该项数据为信息产业部防静电产品质量检验中心抽查结果 ( 平均值 ), 其余数据为广东省涂料产品质量监督检验站检测结果。
4 . 2 施工工艺防静电自流平地坪涂料的施工工艺如下 :
①清除表面异物 , 打磨地面并清洁 ;
②涂刷防静电封闭底漆 , 必要时刮涂防静电腻子填平沟、缝、底凹处等较大的缺陷 ;
③开沟埋铜线、接地后用防静电腻子填平沟隙或铺设铜箔网并接地 ;
④用防静电中层漆刮涂多遍达到所需的厚度 , 必要时再用防静电腻子刮涂 1 ～ 2 遍至平整 , 干燥后打磨并清洁 ;
⑤镘涂无溶剂防静电环氧自流平面漆 1 ～ 2 遍 , 并用消泡辊筒进行表面处理。
5 结语
无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料抗静电效果优良、持久 , 不受时间、温度、湿度等影响 ; 漆膜表面平滑、美观、有达镜面效果 ; 耐磨、耐压、耐冲击 , 有一定弹性 ; 耐化学腐蚀 , 特别是耐碱性能好 ; 无溶剂、无有害重金属 , 利于环保。其可应用于要求高度清洁、美观、无尘、无菌及防静电的电子、微电子、通讯产品、电脑生产行业及大型精密仪器厂房等的地坪涂饰。
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