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高效排导静电粉末涂料配方制备、应用研究

时间:2019-06-13来源:申博太阳城浏览次数:

防静电粉末涂料具有环保、平安机能高、本钱相对较低、易涂装等特征,同时具有防静电这一附加特别功用,在电子信息、化工平安、煤炭防爆等范畴获得了日趋普遍的运用。防静电粉末涂料因其雅观性、浅易性等特征,也异常适用于家电产物、小家电产物、电力配电柜等民用范畴。


通例的防静电粉末涂料一样平常由35%~55%的成膜树脂、10%~30%的导电资料、15%~30%的填料和1%~5%的助剂组成,夹杂物料经熔融夹杂挤出、压片破裂、破碎摧毁(研磨)等步调制得。


导电资料的增添体式格局一样平常为在粉末涂料的消费历程当中到场,如许不只使得导电资料的应用效力不高,并且因为导电资料的吸油值较高级一些问题,对终究涂料的基本机能造成了很大影响。传统的防静电粉末涂料用导电资料主如果炭黑、金属资料等。炭黑不只污染大、操纵贫苦,并且因其增添量较高,会大大下降粉末涂料自身的抗冲击强度、附着力和耐磨性。

不只如此,接纳炭黑作为导电资料的粉末涂料还没法调色(只能做成黑色),大大下降了涂料的装潢效果;而将金属资料作为导电资料增添到防静电粉末涂料中时,虽然能够或许供应更加雄厚的色彩,然则其相对密度较大且价钱奋发,大幅提高了涂料的消费本钱。


本研讨以聚酯/环氧夹杂系统为主体成膜物,应用导电碳纤维作为导电资料身分增添到粉末涂料基本配方中,制备出高效排导静电的粉末涂料。导电碳纤维导电机能优秀,因而其在本研讨产物配方中的增添量较少,与传统的抗静电粉末涂料比拟,本研讨的产物本钱有较大幅度的下降,具有更佳的性价比。


1、试验局部


1.1配方原资料


试验用原料及基本配方如表1所示。

1.2试验设备


试验设备:混料机、挤出机、破碎摧毁机、静电喷枪、烘箱、盐雾试验箱、光芒仪、测厚仪、显微镜、外面电阻测试仪。


1.3试验要领


将按各组试验配方量称取好的原资料经混料机举行开端夹杂匀称,再用单螺杆挤出机熔融夹杂匀称挤出,压片冷却、破裂后,再运用高速磨粉机举行破碎摧毁,运用180目规范筛网过筛,获得粒径匀称的粉末涂料。将该粉末涂料静电喷涂于底材上,置于烘炉中,在180~200℃/20~10min条件下固化成膜,掏出后天然冷却至室温,用于对涂层各项机能的测试。


2、试验效果与议论


2.1粉末涂料涂层排导静电的道理


依据前人的研讨总结,现在关于粉末涂料涂层排导静电的道理诠释主要有无穷网链理论、热力学理论和合作理论三大理论。具体内容以下:


(1)无穷网链理论于1972年由F.Butch提出,其主要看法是:当高聚物系统中的金属微粒的浓度抵达某一临界值后,金属微粒便会犹如桥的作用一样,使自在电子载流子“列队”从高聚物的这一端抵达另一端,使绝缘体酿成了半导体或导体,涂膜中导电微粒组成的导电网链质量的好坏决议了其排导静电才能。


(2)合作理论以为,导电粉末涂料的导电机理是导电通道、隧道效应、场致发射3种机理互相合作的效果。


因为涂层中的局部导电粒子能够或许互相打仗而构成链状导电通道,这是导电通道机理;而隧道效应与场致发射机理则以为涂层导电不是由电粒子直接打仗而起导电作用,而是因为热振动或内部电场作用使电子在粒子间迁徙而构成电流,在导电资料含量较低,且外加电压较低的条件下,导电粒子的间距较大,构成链状导电通道的概率较小,此时起主要作用的是隧道效应。


在导电资料含量低、外加电压高的条件下,导电粒子间的内部电场很强,电子将有很大的时机飞跃至成膜物界面层而跃迁到相邻导电粒子上发生电流,此时场致发射机理起主要作用。影响搀杂型排导静电粉末涂料的排导静电机能的要素较多,主要有3大要素:一是成膜主体物的品种及特征,如结晶水平、构造范例、相对份子质量巨细、外面张力巨细及黏度等;二是导电资料的品种及性子,如导电微粒的巨细、用量、质量稳定性、微观外面特征;三是粉末涂料制备历程当中消费工艺的影响,如挤出机范例、消费温度、熔融夹杂效果等。

​西安交通大学揭示了溶质原子氧造成金属铌硬化和脆化的微观机制

【成果简介】 体心立方金属具有高熔点、高强度、抗辐照等优点,被广泛应用于工业界。然而,体心立方金属对微量的碳、氮、氧元素极为敏感,在制备或服役过程中一旦引入少量的碳、氮、氧就会造成显著的硬化和脆化,但其微观机理一直是个迷,至今困扰着研究者。以金属铌为例,它作为一种典型难熔金属,具有熔点高、热强性好、密度低(相较于其他难熔金属)、加工性能好等优点,在高温环境下具有广泛的应用前景,被广泛用作航天运载装备的火焰喷嘴等关键受热部件。然而,高温条件下剧烈的吸氧会导致铌发生硬化、脆化和氧化,给铌合金的应用带来了巨大的挑战。多年来,各国研究者采用了多种方法来试图阐明体心立方金属的氧脆机理,但是进展缓慢。为了解决这一困扰,西安交通大学材料学院微纳中心研究人员将宏观力学行为研究方法同微纳米尺度原位力学性能分析和原子尺度模拟有效地结合起来,系统地研究了溶质原子氧对铌力学变形行为的影响,阐明了溶质原子氧对金属铌中点缺陷团聚、螺位错运动及永久损伤形核过程的影响,揭示了溶质原子氧造成金属铌硬化和脆化的微观机制,构建了金属铌氧脆的清晰物理图像。 研究发现,只要引入原子比为百分之一的溶质


(3)热力学理论以为在涂层主体成膜物与导电填料之间构成的界面效应对搀杂型系统中导电回路的构成有很大的影响,在排导静电粉末涂料制备历程当中,导电填料粒子的自在外面酿成润湿的界面,在基体与填料之间构成了界面层,系统发生界面能多余,跟着导电填料的增添,临界浓度是一个与系统界面能有关的参数,当系统的界面能多余抵达肯定水平,导电粒子最先构成导电收集,宏观上表现为系统的电阻率倏忽下降,此理论很好地诠释了以碳黑为导电资料的抗静电粉末涂料的静电排导作用历程。


2.2分歧涂层表面的排导效果的对照


一样平常来说,依据涂层的表面效果,涂层能够分为流平、砂纹、橘纹等。依照基本配方资料,以环氧/聚酯夹杂系统为成膜主体物,增添统一比例的导电碳纤维,离别制备流平型、砂纹型和橘纹型的粉末涂料涂层举行外面电阻率的测试对照,效果如表2所示。

试验效果表明,无论是平面涂层照样纹理涂层,增添肯定量的导电碳纤维,涂层均能够排导静电。橘纹型的涂料构成的涂层外面凹凸不平,电阻率较小,缘由多是碳纤维颗粒在熔融固化成膜历程当中受到了贝纳德漩涡效应的影响,构成的导电粒子桥接网链更严密。


2.3导电碳纤维粒径的影响


在肯定的范围内;粒径越大(长),短切纤维疏散历程越轻易构成更严密的收集构造;粒径太小则会致使相邻的导电纤维粒子间距较长,导电粒子的桥接网链构造较希罕。依照基本配方离别选用50目、100目、250目标导电碳纤维来制备成3组皱纹型涂层,其试验效果见表3。

离别对3组样品的涂层用显微镜放大剖析,其外面状况如图1所示。

由图1可知,在增添量肯定的条件下,导电碳纤维的粒径越大,其在涂层中构成的导电收集构造链就越严密,涂层外面电阻率就越低,静电排导效果就越好。


2.4导电碳纤维用量的影响


导电碳纤维的电阻率为1.4×10-3Ω·cm,导电才能较强。分歧的用量对涂层的电阻率的影响试验见表4。

由表4能够看出,在肯定的条件下,外面电阻率随碳纤维的用量增添而递减。然则考虑到粉末涂料的静电喷涂涂装工艺和本钱,发起导电碳纤维的用量不宜凌驾1.6%。


2.5消费工艺的影响


粉末涂料的消费历程当中,挤出机的熔融挤出历程是包管涂料配方中各身分充足夹杂匀称的主要历程。一样平常按挤出机的螺杆数目来分类,一样平常分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。依照统一配方,本研讨离别用单螺杆挤出机和双螺杆挤出机制备了排导静电的粉末涂料样品,并运用显微镜检测所得样品涂层的外面状况,效果如图2所示。

从图2来看,一致条件下,与双螺杆挤出机比拟,双螺杆挤出机制备样品涂层单螺杆挤出机制备样品涂层单螺杆挤出机消费制备的排导静电的粉末涂料涂层中导电碳纤维粒子桥段更长,构成的导电收集更显着。这是因为在挤出机挤出历程当中,双螺杆挤出机的扭转活动历程发生的剪切力对导电碳纤维粒子的损坏水平更强,碳纤维粒子被碾碎的比例更高。因而在制备排导静电的粉末涂料消费历程当中选用单螺杆挤出机消费较佳。


2.6产物机能检测效果


经由过程上述涂层种别、导电碳纤维的粒径和用量、消费工艺等研讨,终究所制得的高效排导静电粉末涂料其机能检测效果如表5所示,各项机能知足或优于检测规范请求。

3、结语


应用导电碳纤维作为导电资料身分增添到粉末涂料配方中制备的粉末涂料具有高效排导静电的效果。同时,因为导电碳纤维导电机能优秀,在产物配方中的增添量较少,克服了传统防静电粉末涂料消费制备历程当中运用导电资料比例较高带来的消费操纵贫苦、本钱高的瑕玷。与传统的抗静电粉末涂料比拟,本研讨的粉末涂料产物具有更佳的性价比。

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