中国建筑金属结构协会
建筑钢结构分会主办
铜系导电涂料因良好的性价比具有广泛应用前景，但是铜粉的沉降问题还需进一步研究解决。F881是钠化改性有机膨润土防沉剂，有机改性膨润土作为防沉剂应用到涂料中能大大改善涂料的性能，有研究[1-3]将有机膨润土加入氯磺乙烯防腐涂料、氯化橡胶防腐涂料、环氧涂料中；F118是有机磷酸酯类表面活性剂，是CP-88的改进产品，能分散于各种溶剂型涂料中，用于涂料、油墨中抗沉淀，是一种性能优良、应用广泛的表面活性剂[4-5]。F-2是碱溶胀型丙烯酸类增稠剂，丙烯酸酯类增稠剂用于纺织印染、涂料工业等，应用比较广泛[6-7]，其应用到丙烯酸涂料、苯基丙烯酸涂料、TVA涂料、醋酸丙烯酸涂料等涂料中效果明显。上述3种防沉剂是否适合在铜粉-醇酸导电涂料中应用尚未见报道，本试验进行3种防沉剂对铜-醇酸导电涂料沉降问题的影响研究。
1.试验部分
1.1原料
铜粉(纯度99.5%，200目)、醇酸树脂(固含量49.5%)、硅烷偶联剂KH-550、F881有机改性膨润土、F118有机磷酸酯、F-2增稠剂。
1.2样品制备
1.2.1涂料样品的制备
准备6支试管。将铜粉、防沉剂、醇酸树脂、KH550按一定比例依次混合，充分研磨，将配制好的涂料倒入垂直放置的试管中。密封静置，观察涂料的沉降现象，并测定其沉降率。
1.2.2涂层样品的制备
将铜粉和醇酸树脂按一定的比例混合，加入适量溶剂、助剂和防沉剂，于锥形磨中充分研磨后待用。采用型号分别为75mm×50mm和100mm×100mm的玻璃板作为底材，将玻璃板用清水、丙酮洗净，烘干，置于干燥器中待用。按GB1727-79的刷涂法，用毛刷将涂料均匀涂刷在玻璃板上，室温干燥，待涂膜完全干燥后进行性能测试。每个样品做3块平行试样。
1.3性能测试
沉降性能测试：
置于密闭试管中的涂料，经过若干时间后，试管上部为澄清液体，下部为金属沉淀。可按下面公式计算该涂料的沉降率：
D1=(l/L)×100%
式中：D1为涂料的沉降率；L为涂料总高度；l为涂料放置一段时间后铜粉沉淀高度。
2.结果与分析
2.1F881用量对导电涂料沉降率的影响
F881的加入有两种方法：预凝胶法和直接加入法，对于润湿性差的醇酸树脂适合用预凝胶加入法。本试验选用95%乙醇作极性活化剂，200#溶剂汽油作润湿分散剂制备F881预凝胶。按1.2.1方法制备样品，F881加入铜-醇酸导电涂料中，涂料的静置状态和现象以及沉降率见表1。由表1可以看出：加入少量的F881，铜-醇酸导电涂料中铜粉悬浮在树脂基体中，不发生铜粉树脂完全分层的现象，随着F881加入量的增多，铜粉的悬浮性越好，沉降越慢。根据表1中沉降率的数据可以看出，F881用量为2%时，铜-醇酸导电涂料体系的稳定性最好，30d沉降率仅为12.5%。这是因为当F881含量为铜粉的2%左右时，被充分活化的F881膨润土分散成的带负电荷的微粒足够多，使得这些彼此同性相斥的微粒在溶液中很难聚附成大颗粒，从而保持体系的悬浮性。
表1F881对导电涂料沉降率的影响
表1F881对导电涂料沉降率的影响
2.2F118对铜-醇酸导电涂料沉降率的影响
按1.2.1方法制备样品，F118加入铜-醇酸导电涂料中，涂料的静置状态和现象以及沉降率见表2。分析表2记录的现象和沉降率数据发现：与未添加F118涂料体系相比，添加一定量F118，对铜-醇酸导电涂料的沉降问题有所改善。样品48h开始分层，72h铜粉沉淀增加明显。当F118添加1.0%时，72h沉降率为16.7%。
表2F118对导电涂料沉降率的影响
2.3F-2对铜-醇酸导电涂料沉降率的影响
按1.2.1方法制备样品，F-2加入铜-醇酸导电涂料中，涂料的静置状态和现象以及沉降率见表3。分析表3记录的现象和沉降率数据发现：添加F-2后涂料黏度明显增加，呈现胶体悬浮状态。但是48h后涂料开始分层，铜粉沉淀量逐渐增多。随F-2添加量的增多，防沉速度逐渐减慢，但是72h沉降率最低仅为43.8%。
表3F-2对导电涂料沉降率的影响
3.结论
加入F881，铜-醇酸导电涂料中铜粉悬浮在树脂基体中，5d铜粉出现微量沉淀，当F881用量为2%时，铜-醇酸导电涂料体系的稳定性最好，30d沉降率仅为12.5%；添加一定量F118，对铜-醇酸导电涂料的沉降问题有所改善，但是48h就出现分层沉淀，当F118用量为2%时，72h沉降率为18.9%；添加一定量F-2，涂料呈现胶体悬浮状态，48h开始分层，当F-2用量2%时，72h沉降率为43.8%。三种助剂用于铜-醇酸导电涂料体系中，对铜粉的沉降问题均有改善，但是比较试验结果可以看出：F881防沉降效果最好。
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