许　均 , 曾幸荣 , 苏海霞 , 马文石　

    关键词 : 聚吡咯 ; 二氧化硅 ; 复合材料 ; 环氧树脂 ; 水性抗静电涂料

    教育部高等学校骨干教师资助计划 ( 教育司 [ 2000 ]65) 及华南理工大学高水平大学建设资助项目 (B09 - 338)

    0 　引　言

    制备抗静电涂料的传统方法是在涂料中加入导电填料、有机抗静电剂等导电助剂。目前常用的导电填料包括金属及其氧化物 , 如银、镍、铜、铝、锌、氧化锡、氧化锌等粉末 ; 炭系填料如石墨、炭黑、碳纤维等 ; 包覆型复合材料 , 如氧化锡包裹的云母、聚合物表面沉积金属等。有机抗静电剂主要是烷基磺酸盐、季铵盐、烷基磷酸盐等。由于通常的导电填料都是无机物 , 与聚合物结构差异较大 , 与树脂的相容性较差 , 需要经过复杂的表面处理 , 且添加比例大 , 对涂层的附着力、耐冲击性、柔韧性等物理机械性能影响较大。而抗静电剂大多为低分子有机化合物 , 在聚合物中容易发生迁移 , 抗静电性受环境的干湿度影响很大、热稳定性差 [ 1, 2 ] 。

    本实验室曾在掺杂剂对甲苯磺酸钠 ( TSANa) 存在的条件下 , 以三氯化铁 ( FeCl 3 ) 为氧化剂 , 使吡咯 ( Py) 单体在二氧化硅粒子表面发生化学氧化聚合反应 , 成功地制备了具有良好导电性的聚吡咯 / 二氧化硅 ( PPy/SiO 2 ) 复合材料 [ 3, 4 ] 。本文在这些工作基础上 , 采用 PPy/SiO 2 复合材料作导电助剂 , 与环氧乳液混合 , 制备以聚酰胺 X - 650 为固化剂的水性环氧抗静电涂料 , 较系统地研究了 PPy/SiO 2 用量对涂层电导率及物理机械性能的影响。

    1 　实验部分

    1. 1 　原　料

    吡咯 : 化学纯 , 中国医药集团上海化学制剂公司 ; 二氧化硅 : 2 # 气相白炭黑 , 辽宁永新 - 沈阳化工股份有限公司 ; 三氯化铁 : 分析纯 , 天津市化学试剂三厂 ; 对甲苯磺酸钠 : 化学纯 , 中国医药集团上海化学制剂公司 ; 环氧乳液 ( 固含量 48% ) : 湖南湘潭特种胶粘剂厂 ; 聚酰胺固化剂 X - 650: 湖南湘潭特种胶粘剂厂 ; 湿润分散剂 2774: 德国科莱恩 ( 中国 ) 公司 ; 消泡剂 CF245: 英国 Blackburn 化工公司。

    1. 2 　试样制备

    1. 2. 1 导电性 PPy/SiO 2 复合材料的制备

    以 TSANa 为掺杂剂 , FeCl 3 为氧化剂 , 在水中使 Py 单体在 SiO 2 粒子表面发生化学氧化聚合反应 , 制备导电性 PPy/SiO 2 复合材料。其中 FeCl 3 与 Py 的物质的量之比为 2 . 5 ∶ 1, Py 与 SiO 2 的质量比为 0 . 3 ∶ 1,TSANa 浓度为 0.020 g · mL - 1 , 室温下反应 4 h 。在这种条件下制备的 PPy/SiO 2 复合材料的电导率为 10 .0 S · cm - 1 。 PPy/SiO 2 复合材料的制备及后处理的详细过程见文献 [ 3 ] 和 [ 4 ] 。

    1. 2. 2 抗静电环氧涂料及涂层的制备

    先将 PPy/SiO 2 复合材料、水、湿润分散剂和少量消泡剂混合研磨 , 高速搅拌分散均匀 , 然后与环氧乳 __ 液混合 , 高速搅拌 , 再加入适量消泡剂 , 经低速搅拌均匀 , 配成水性环氧涂料的甲组分。乙组分为固化剂聚酰胺 X - 650 。将底材 ( 马口铁或玻璃板 ) 表面处理干净后 , 用丙酮擦净 , 晾干。将甲乙组分按一定比例混合均匀后 , 按照 GB /T 1727 — 1992 《涂膜一般制备方法》 , 用刷涂法制备涂膜 , 室温干燥 7 d 后测试其物理机械性能。

    1. 3 　测试与表征

    1. 3. 1 涂层电导率的测定

    用上海精密科学仪器有限公司 ZC 46A - 1 型高阻计在室温下测定涂在马口铁上的涂膜的体积电导率 ( δ ) 。

    1. 3. 2 附着力测定

    按照 GB /T 9286 — 1998 《色漆和清漆涂膜的划格实验》测定涂覆在玻璃和马口铁上的涂膜的附着力。

    1. 3. 3 铅笔硬度测定

    按照 GB /T 6739 — 1996 《涂膜硬度铅笔测定法》 , 用 BY 型铅笔硬度计测定涂膜的铅笔硬度。