聚苯胺/环氧树脂导静电涂料的研制
谷亚新1，2，刘运学1，2，范兆荣2，王长松3，翟玉春1
（1.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004；2.沈阳建筑大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110168；3. 沈阳化工学院材料科学与工程学院，辽宁沈阳110142）

0 前言
导静电涂料是近年来发展起来的一种功能性涂料，已在电子、建筑、航空、化工等领域得到应用[1]，尤其是信息时代的今天，电子产品向着微型化和高集成化发展，大量高精度、高集成、高可靠的电子设备进入建筑楼宇，电子器件和设备的制造及应用环境必须具备防止静电危害、抗御电磁干扰的条件，因此建筑物室内的防静电、抗干扰已成为高科技时代经济发展的重要保证。目前的导静电涂料主要是通过在基质中添加导电填料而获得。常用的导电填料主要有炭黑、石墨、碳纤维等碳系材料和Ag、Cu、Al、Ni 等金属及金属氧化物类材料，该类填料需大量添加（通常加入基体量的30%以上），才能使涂膜形成连续的电子通道而起导静电作用。因填料用量大并易迁移到涂膜表面，使涂膜性能不稳定；一些重金属填料很容易污染环境，涂膜抗划痕能力差[2]。聚苯胺是近年来兴起的一类新型导电高分子材料，具有质量轻、合成工艺简单等优点，因分子结构中含有大π键，π电子在分子链上自由运动而导电，具有金属的导电性和塑料的加工性，因此，聚苯胺类导电高分子材料作为新型的导电填料日益引起人们的重视[3- 5]。目前，芬兰的Panipol 公司主要开发了聚苯胺类导电塑料和导电涂料；联合信号公司（Allied Signal）主要开发了聚苯胺类隐身材料和抗静电材料；美国IBM公司主要开发了聚苯胺类水性涂料[6- 7]。笔者将导电聚苯胺填充到环氧树脂中，经共混制成导静电涂料，确定了合适的固化条件，对涂膜性能进行了测试。

1 实验部分
1.1 试剂
苯胺（An）：郑州化学试剂三厂；过硫酸铵[（NH4）2S2O8]：沈阳试剂一厂；盐酸：沈阳市新化试剂厂；聚酰胺650、环氧树脂，工业品，沈阳市昊天防腐材料厂。
1.2 聚苯胺（PAn）的制备
以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，盐酸为掺杂剂，用化学氧化法制备，得到墨绿色的聚苯胺粉末[8]。
1.3 导静电涂料的制备及性能测试
1.3.1 导静电涂料的制备
（1）将聚酰胺溶于丙酮中，称取一定量聚苯胺粉末加入到聚酰胺溶液中，高速分散搅拌。
（2）称取定量环氧树脂加入到聚苯胺/聚酰胺体系中，高速搅拌分散混合，制成导静电涂料。
1.3.2 底板表面处理及试板制备
按GB/T 1727—1993《漆膜一般制备法》规定，将马口铁板用细砂纸打磨，除去镀层后，用丙酮冲洗，干燥备用。
将上述导静电涂料均匀涂覆于马口铁板上，加热固化。
1.3.3 漆膜性能测试
按GB/T 1732—1993《漆膜耐冲击测定法》测试涂层的冲击性能；按GB/T 1720—1993《漆膜附着力测定法》测试涂层的附着力；按GB/T 6739—1996《漆膜硬度铅笔测定法》测试涂层硬度；按GB/T 1410—89《固体电工绝缘材料绝缘电阻体积电阻系数和表面电阻系数试验方法》用高阻计测试电阻率。

2 结果与讨论
2.1 聚苯胺/环氧树脂的固化研究
环氧树脂是平均每个分子含有2 个或2 个以上环氧基的热固性树脂，需经交联固化才能形成性能优异的涂层。用于环氧树脂的固化剂种类很多，考虑到加入的聚苯胺填料是刚性粒子，会使环氧涂层脆性增加，因此，选择聚酰胺类固化剂，它不但起固化交联作用，还会起增韧作用。影响涂膜性能的因素主要有：聚苯胺的加入量（聚苯胺与环氧树脂的质量比）、固化剂的加入量（固化剂与环氧树脂的质量比）和固化反应温度，采用正交实验设计方案，选用L9 （34）正交表（见表1），以涂膜的冲击强度为指标，确定合适的固化条件。

实验结果表明，各因素对冲击强度指标的影响次序为：A>B>C，即PAn 的加入量是主要的影响因素。PAn 的加入量对冲击强度影响较显著，是因为PAn 是刚性粒子，它的分散程度和用量会直接影响涂膜的冲击强度。当PAn 用量较低时，能较好地分散于固化剂中，与环氧树脂均匀混合，会提高涂膜的刚性；当PAn 用量较大时，涂膜中刚性粒子较多，使涂膜冲击强度下降。聚酰胺类固化剂在体系中不但起固化作用，同时起增韧作用，随着其用量的增加，涂膜冲击性能提高。固化温度的高低会直接影响涂膜的干燥时间，温度高，固化时间缩短；温度低，固化时间略长，有利于形成规整性涂膜，不易引起应力集中，涂膜性能较好。结合实际情况，分析得出固化的佳工艺条件为A1B3C1，即聚苯胺加入量为10%，固化剂加入量为4%，固化温度T=40 ℃。根据直观分析结果绘制的趋势图见图1~图3。