固化行为对碳纳米管改性环氧树脂导电涂料性能的影响

摘 要：制备以碳纳米管复合导电云母粉为导电填料、以改性环氧树脂为成膜树脂的大型储备油罐用的涂料。研究了固化行为对涂料主要力学性能、导电性能、玻璃化温度、交联密度和弹性模量的影响。结果表明当涂料24℃固化3天时交联密度增大附着力达到最高但下降。电阻率不稳定。当涂料24℃固化7天，固化完全，附着力最佳和电阻率稳定。涂料的交联密度、玻璃温度和弹性模量均不发生变化。

关键词：环氧树脂 导电涂料 碳纳米管

中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0103-02

石油储罐多为钢罐，钢铁极易腐蚀，为了延长储罐使用寿命。必须要对罐体进行保护用使用涂料保护金属油罐是一种经济合理、简便易行的方法。导电涂料是近20多年来迅速发展起来的一种功能性涂料，应用于石油储运设备，可有效避免由于静电引起的火灾爆炸事故。导电防腐涂料在油品储罐中是十分重要的。针对碳纳米管改性环氧树脂导电涂料在大型储备油罐中的特定用途，本文对碳纳米管改性环氧树脂导电涂料的性能进行研究，系统研究了不同固化条件下碳纳米管改性环氧树脂导电涂料玻璃化温度、冲击强度、导电性能、弹性模量的影响。

1 主要原料及测试仪器

2 导电涂料的制备

本研究中碳纳米管改性环氧树脂导电涂料分为A、B两组分A组分为改性的碳纳米管环氧树脂为成膜物的导电物质涂料，B组分为固化剂。（见图1）

将A、B组分按一定比例均匀混合，用稀释剂稀释到合适粘度，用喷涂方式涂布于马口铁板充分固化后，按照GB16906-1997和GB13348要求的国家相应标准进行涂料各项性能的检测。GR/T 9286-1998测定涂层附着力；GR/T1731-793测定涂层柔韧性；GR/T1732-93测定涂层耐冲击强度；GB/T1763-1979（89）测定涂层耐化学试剂性；以成膜剂、复合导电体系和填料为水平表，以附着力和导电率为观察值确定最佳参数。通过正交试验，确定最佳配比的基础配方。

3 结果与讨论

3.1 固化行为对涂料主要力学性能和导电性能的影响

不同固化条件下导电涂料的物理机械性能也不同，其附着力和电阻率的变化见表1。

从表1和表2可以看出，24 ℃/24 h导电涂料的附着力和冲击强度值最低，这是因为导电涂料固化不完全导致的，由于固化时间短涂料的的交联密度低，导电填料粒子搭接成链状或网状三维立体导电结构，所以涂料的导电率也较高。随着固化时间的延长，涂料交联密度逐渐提高，涂料中的导电粒子浓度达到渗流值后，内聚强度随之增大，附着力也逐渐增强，导电体之间的交联变小，电阻率随之下降。当涂料24 ℃固化3 d，交联密度增大，附着力达到最高值，但是此时涂料固化并不完全，导电填料粒子之间的交联密度不断缩小，电阻率不断下降。当导电涂料24 ℃固化7 d，固化完全，但是附着力已经达到最高，而且交联密度也不再发生变化，电阻率变得稳定。涂料24 ℃固化10 d，由于导电涂料已经固化完全，因此附着力和电阻率与当导电涂料24 ℃固化7 d时相同，不在发生变化。说明导电涂料在24 ℃固化7 d可达到最佳状态。

3.2 固化行为对玻璃转化温度、交联密度、弹性模量的影响

涂料面漆和底漆固化行为与涂料玻璃转化温度和25℃时的交联密度及弹性模量的关系如表3和表4所示

从表3和表4可见，由于24 ℃/24 h固化时间短，所以固化不完全，导电涂料的交联密度、玻璃化温度和弹性模量均较低，随着固化时间的增加，导电涂料逐渐完全固化，玻璃化温度、弹性模量也随之增大，此时联密度达到最低值。涂料在24 ℃固化3 d，导电涂料的交联密度、玻璃化温度和弹性模量都达到较高的值，导电涂料固化程度更高。涂料在24 ℃固化7 d，导电涂料达到固化完全，与24 ℃固化10 d相比，面漆和底漆，导电涂料的交联密度、玻璃化温度和弹性模量均不发生变化。说明涂料已经完全固化。

4 结语

（1）通过各组分的选择，最终利用正交试验配备了导电涂料基出配方。

（2）导电涂料在不同固化条件下的交联密度、玻璃化温度、弹性模量及基本力学性能的研究表明，涂料在24℃固化7 d可以达到固化完全，不仅可以获得较好的力学性能，而且具有较好的导电性能。

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