中國建筑金屬結構協會
建筑鋼結構分會主辦
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銅系導電涂料因良好的性價比具有廣泛應用前景，但是銅粉的沉降問題還需進一步研究解決。F881是鈉化改性有機膨潤土防沉劑，有機改性膨潤土作為防沉劑應用到涂料中能大大改善涂料的性能，有研究[1-3]將有機膨潤土加入氯磺乙烯防腐涂料、氯化橡膠防腐涂料、環氧涂料中；F118是有機磷酸酯類表面活性劑，是CP-88的改進產品，能分散于各種溶劑型涂料中，用于涂料、油墨中抗沉淀，是一種性能優良、應用廣泛的表面活性劑[4-5]。F-2是堿溶脹型丙烯酸類增稠劑，丙烯酸酯類增稠劑用于紡織印染、涂料工業等，應用比較廣泛[6-7]，其應用到丙烯酸涂料、苯基丙烯酸涂料、TVA涂料、醋酸丙烯酸涂料等涂料中效果明顯。上述3種防沉劑是否適合在銅粉-醇酸導電涂料中應用尚未見報道，本試驗進行3種防沉劑對銅-醇酸導電涂料沉降問題的影響研究。
1.試驗部分
1.1原料
銅粉(純度99.5%，200目)、醇酸樹脂(固含量49.5%)、硅烷偶聯劑KH-550、F881有機改性膨潤土、F118有機磷酸酯、F-2增稠劑。
1.2樣品制備
1.2.1涂料樣品的制備
準備6支試管。將銅粉、防沉劑、醇酸樹脂、KH550按一定比例依次混合，充分研磨，將配制好的涂料倒入垂直放置的試管中。密封靜置，觀察涂料的沉降現象，并測定其沉降率。
1.2.2涂層樣品的制備
將銅粉和醇酸樹脂按一定的比例混合，加入適量溶劑、助劑和防沉劑，于錐形磨中充分研磨后待用。采用型號分別為75mm×50mm和100mm×100mm的玻璃板作為底材，將玻璃板用清水、丙酮洗凈，烘干，置于干燥器中待用。按GB1727-79的刷涂法，用毛刷將涂料均勻涂刷在玻璃板上，室溫干燥，待涂膜完全干燥后進行性能測試。每個樣品做3塊平行試樣。
1.3性能測試
沉降性能測試：
置于密閉試管中的涂料，經過若干時間后，試管上部為澄清液體，下部為金屬沉淀。可按下面公式計算該涂料的沉降率：
D1=(l/L)×100%
式中：D1為涂料的沉降率；L為涂料總高度；l為涂料放置一段時間后銅粉沉淀高度。
2.結果與分析
2.1F881用量對導電涂料沉降率的影響
F881的加入有兩種方法：預凝膠法和直接加入法，對于潤濕性差的醇酸樹脂適合用預凝膠加入法。本試驗選用95%乙醇作極性活化劑，200#溶劑汽油作潤濕分散劑制備F881預凝膠。按1.2.1方法制備樣品，F881加入銅-醇酸導電涂料中，涂料的靜置狀態和現象以及沉降率見表1。由表1可以看出：加入少量的F881，銅-醇酸導電涂料中銅粉懸浮在樹脂基體中，不發生銅粉樹脂完全分層的現象，隨著F881加入量的增多，銅粉的懸浮性越好，沉降越慢。根據表1中沉降率的數據可以看出，F881用量為2%時，銅-醇酸導電涂料體系的穩定性最好，30d沉降率僅為12.5%。這是因為當F881含量為銅粉的2%左右時，被充分活化的F881膨潤土分散成的帶負電荷的微粒足夠多，使得這些彼此同性相斥的微粒在溶液中很難聚附成大顆粒，從而保持體系的懸浮性。
表1F881對導電涂料沉降率的影響
表1F881對導電涂料沉降率的影響
2.2F118對銅-醇酸導電涂料沉降率的影響
按1.2.1方法制備樣品，F118加入銅-醇酸導電涂料中，涂料的靜置狀態和現象以及沉降率見表2。分析表2記錄的現象和沉降率數據發現：與未添加F118涂料體系相比，添加一定量F118，對銅-醇酸導電涂料的沉降問題有所改善。樣品48h開始分層，72h銅粉沉淀增加明顯。當F118添加1.0%時，72h沉降率為16.7%。
表2F118對導電涂料沉降率的影響
2.3F-2對銅-醇酸導電涂料沉降率的影響
按1.2.1方法制備樣品，F-2加入銅-醇酸導電涂料中，涂料的靜置狀態和現象以及沉降率見表3。分析表3記錄的現象和沉降率數據發現：添加F-2后涂料黏度明顯增加，呈現膠體懸浮狀態。但是48h后涂料開始分層，銅粉沉淀量逐漸增多。隨F-2添加量的增多，防沉速度逐漸減慢，但是72h沉降率最低僅為43.8%。
表3F-2對導電涂料沉降率的影響
3.結論
加入F881，銅-醇酸導電涂料中銅粉懸浮在樹脂基體中，5d銅粉出現微量沉淀，當F881用量為2%時，銅-醇酸導電涂料體系的穩定性最好，30d沉降率僅為12.5%；添加一定量F118，對銅-醇酸導電涂料的沉降問題有所改善，但是48h就出現分層沉淀，當F118用量為2%時，72h沉降率為18.9%；添加一定量F-2，涂料呈現膠體懸浮狀態，48h開始分層，當F-2用量2%時，72h沉降率為43.8%。三種助劑用于銅-醇酸導電涂料體系中，對銅粉的沉降問題均有改善，但是比較試驗結果可以看出：F881防沉降效果最好。
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