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碳纳米管导静电涂料导静电性能的影响因素

文档作者：张涛。刘海峰。李军，潘肇基。张小红文档来源： 1．武汉材料保护研究所 2．材料表面保护技术湖北省重点实验室，		点击数：	更新时间： 2023年05月07日
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碳纳米管导静电涂料导静电性能的影响因素
张涛 。刘海峰 。李军 ，潘肇基 。张小红
(1．武汉材料保护研究所，湖北武汉430030；2．材料表面保护技术湖北省重点实验室，湖北武汉430030)
[摘要] 目前，导静电涂料的导电介质多以碳系和金属氧化物为主，不能兼顾涂料的防腐蚀与导电性能，对以碳
纳米管(CNTs)作为导电介质和以环氧改性有机硅树脂作为导静电涂料基体树脂的研究均较少。利用环氧树脂改
性有机硅低聚物合成了改性树脂，采用红外光谱对产物进行了表征，研究了碳纳米管含量、酸化处理、固化剂、分散
剂含量对由CNTs制备的导静电涂料涂膜的导静电性能的影响。结果表明：CNTs含量对提高涂膜导静电性能有影
响，CNTs含量为2．0％ 时导静电性能很好；CNTs酸化处理后涂膜的导静电性能得到明显提高；固化剂聚酰胺650
含量为30．0％ 时，涂膜固化性能和导静电性能最优；分散剂能很好地提高CNTs分散性能，十二烷基苯磺酸钠／改
性树脂(质量比)和十八醇／改性树脂(质量比)均在2．O％时达到其最佳效果。
[关键词] 导静电涂料；碳纳米管；有机硅；表面电阻率
[中图分类号]TQ637．1 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2015)07—0045—03
0 前言
油品储存、运输和加注过程中存在静电，会引发安
全事故，一般可通过对油罐涂覆导静电涂料加以解决。
目前导静电涂料多以金属、石墨炭黑或金属氧化物等
为导电填料，其加入量较大，使涂料的防腐蚀性和导电
性不能兼顾，存在污染油品、防腐蚀性能不好、成本较
高及使用时限短等缺点。碳纳米管(CNTs)具有特殊的
电学性质，相对于金属颗粒和石墨颗粒，少量添加就能
形成导电网链，且其密度比金属颗粒小得多，不易因重
力的作用而聚沉。当前，碳纳米管导电涂料主要用环
氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与碳纳米管复合
来制备，或是将碳纳米管添加到本征型导电聚合物中
来增强导电作用。环氧树脂改性后的有机硅树脂的力
学性能、粘结性能、耐化学品性能等得到了很好的加
强¨ J。碳纳米管导静电涂料中以环氧改性有机硅树
脂作基体树脂的报道较少，对于影响表面电阻率的研
究还停留在碳纳米管含量、分散剂等方面，而固化剂、
碳纳米管预处理对于碳纳米管导静电涂料表面电阻率
的影响的研究不多。本工作在改性树脂中添加碳纳米
管对其再次改性，制得了符合石油化工行业使用标准
的导静电涂料。
[收稿日期] 2015一叭一20
[通信作者] 刘海峰(1965一)，研究员，硕士生导师，主要
研究方向为材料腐蚀与防护，电话
13707149770，E—mail：328610315@ qq．corn
1 试验
1．1 环氧改性有机硅树脂制备
将一苯基三乙氧基硅烷、二乙基三乙氧基硅烷和
四乙氧基硅烷按摩尔比1．00：2．00：1．16混合，加入
同等质量的正丁醇／二甲苯(质量tt3：7)混合溶剂；搅
拌升温，滴加反应混合溶液总质量0．1％的去离子
盐酸(质量比为1：1)混合液，控制反应温度在65℃至
反应结束；110 cC脱水，得到有机硅预聚体。
用正丁醇、二甲苯溶解环氧树脂E．20，与有机硅预
聚体按质量比3：2混合，加入总质量0．1％ 的催化剂
钛酸丁酯；搅拌下升温到170～180 oC，用油水分离器
分离有机溶剂，保温0．5 h，停止反应，得到反应产物。
1．2 碳纳米管酸化处理
取3 g碳纳米管(CVD法合成， 10—20 am，长度
为1～1O m，纯度大于95％)置于300 mL浓硝酸中，
6O℃ 回流2 h，用孔径0．22 m的微孔滤膜抽滤；用蒸
馏水洗涤至中性，置于120 oC烘箱中干燥12 h，备用。
1．3 导静电防腐蚀涂料及涂膜的制备
在环氧改性有机硅树脂中加入0—6．0％(质量分
数，相对于改性树脂，下同)碳纳米管，超声波分散仪分
散30 min；同时添加1．O％偶联剂KH一550和0～6．0％
分散剂(十二烷基苯磺酸钠或十八醇)搅拌混合均匀，
再用超声波处理10 min消泡，制得不同的涂料甲组分。
将固化剂[分别为T31、聚酰胺650、聚酰胺650／

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