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0引言
防静电涂料作为一种功能型涂料，伴随着微电子行业的发展和生产安全要求的不断提高，获得越来越多的应用和发展。而不同行业对防静电涂料的电阻值要求也不同，比如地坪涂料要求电阻值为104~109Ω，钢制油罐要求电阻值为108~1011Ω，而PVC板材涂层或者水性墙面涂层往往要求电阻值在106Ω以下。针对这些不同的电阻值要求，在生产防静电涂料时从选择原材料到生产工艺各个环节都要特别注意，以便能更好地控制漆膜的防静电值，达到各种产品所要求的范围。选择合适的导电原材料最为关键，也是决定最终漆膜防静电性的基础，但它不是影响最终导电效果的唯一因素。在此重点讨论选择合适的导电材料后，可能对最终漆膜防静电性造成影响的各种因素。
导电原材料品种众多，再考虑环境等因素影响，选择相对添加量少、适用性高、操作较为简单的复合导电云母粉BC-C作为研究对象，以同一树脂体系（环氧树脂体系）进行讨论。重点从配方设计和客观环境因素，以及人为操作等方面分析影响最终漆膜防静电性的各种因素。
1颜基比的影响
防静电涂料之所以导电，主要是因为添加的导电材料之间相互接触和连接，形成一条导电的通路，最终实现防静电效果。但是导电材料只是配方中的一小部分，在整个涂料配方中树脂和普通填料都不具备导电性能，它们和导电材料一样均匀地分散在整个漆膜中，并且很有可能排列在那条导电的链条上，这样就很大程度上影响了最终漆膜的防静电性。特别是树脂具有很好的润湿性，往往会均匀地包裹在颜填料表面，更加间隔开导电材料之间的距离。因此颜基比是否合适，可以说是影响最终漆膜防静电性的关键因素。以包覆导电粉为例，过多的树脂量会阻隔导电粉之间的连接通路，而吸油量适宜的填料会吸附一部分树脂，在保证漆膜树脂含量的基础上，降低了导电材料间的树脂间隔，有效提升导电材料的利用效率。合适的颜基比是设计防静电涂料配方的主要依据。以添加导电云母粉的环氧防静电涂料为例，其配方见表1。
表1 环氧防静电涂料配方
通过调整配方颜基比，考察颜基比对涂料防静电性的影响，结果见表2。
表2 颜基比对涂料防静电性的影响
由表2可见：当导电材料的体积浓度不低于25%时，导电值稳定；填料可以吸附部分树脂，有利于减轻树脂对导电材料的影响，不过过多的填料也会有副作用，重要的是合适的比例；少量增加导电材料用量，导电效果无明显变化，不过导电值更加稳定，直至导电值再次突变，而导电材料用量减少对导电值影响明显。
除了颜基比会影响防静电性，不同类型和细度的填料也会对最终的防静电性产生一定影响。过细的颜填料均匀分散后，会分布在导电材料周围，特别是钛白粉、炭黑等遮盖率较强的颜料，更会影响导电材料的防静电效率，而石英砂、硫酸钡等填料因为吸油量和比重与复合导电粉接近，对导电材料的副作用较小。当然这还与导电材料的结构有关系，片状或纤维状导电材料接触性较好，受这类影响较小，而较为细小的导电材料则较容易被填料阻隔，相对影响较大。
2分散工艺的影响
分散工艺也是影响最终漆膜防静电性的主要因素之一。以包覆导电粉为例，采用较强剪切力的分散方法，如进行砂磨、球磨或其他研磨就会严重破坏导电材料的表面结构，使其丧失导电效果。过高速的搅拌同样会影响导电材料的性能。而导电纤维类材料在研磨或者较高的剪切力分散下也会弯折或断裂，严重影响最终的防静电性。在不破坏导电材料本身结构和性能的基础上，更为均匀的分散有助于涂膜最终的防静电性。
如何保证分散均匀的情况下，同时不破坏导电材料的性能，首先是选择合适的分散方法。以导电云母粉为例，由于它不能进行研磨处理，所以只能通过搅拌分散，可以先采用较低转速逐步加入导电云母粉进行分散。由于导电云母粉的吸油量较大（特别是假性吸油量），在涂料明显增黏后可以适当提高转速将其充分分散，随后再调低转速继续加入导电云母粉。如此反复操作，注意控制分散速度不要过高，可适当延长分散时间。如果对细度有要求，也可以通过三辊机进行辅助分散。其次，选用适宜的分散剂也有辅助作用。实验表明：添加合适的分散剂，有助于导电材料在涂料中的分散，特别是使导电材料互相接触的单位密度增加，更容易在涂层中形成导电网络，涂层的电阻明显下降。而不使用分散剂调节，由于搅拌过程中导电材料会产生电荷极性而产生吸引和排斥现象，导电材料的分散难以绝对均匀而影响最终的防静电性。当然，如何选择合适的分散剂，需要根据涂料体系和具体要求，通过试验确定。
3沉降的影响
这里说的沉降主要是指漆膜内部微观状态的沉降现象。在整个漆膜剖面上，由于填料和树脂的密度有差别，成膜后，势必在涂膜的内部产生上浮与下沉的物理变化。导电材料的密度不同，沉降情况也不同。通常导电材料的密度都会大于树脂的密度。所以在实际状态下往往是漆膜上表面导电材料的密度低于漆膜的下表面，使漆膜下层的电阻值远低于上层电阻值。因此要保证漆膜的表面电阻就需要通过增加导电材料用量来保证漆膜上表面的导电材料密度。但是想依靠最经济的添加量获得可靠的漆膜防静电性，尽可能接近理论状态的效果，就需要更好地解决沉降问题。
解决沉降问题的途径很多。首选是添加防沉剂，如气相二氧化硅、膨润土等都具有一定的防沉效果。但是防沉剂过量，会有一定的副作用，对施工性和其他性能都有不同程度的影响。除了添加少量防沉剂解决沉降问题外，还要注意其他方面的问题：首先是漆膜厚度的控制。当漆膜过厚时，往往使导电材料有更大的沉降空间，加大上下漆膜表面导电材料的密度差别。如果可能，也可进行多道施工，以保证最终漆膜的防静电效果。其次是对漆膜干燥速度的控制。
漆膜干燥快，导电材料的沉降时间较短，对最终漆膜防静电效果的影响也较小；相反，干燥慢，对最终漆膜防静电性的影响较大。以表1配方为例，选择不同的固化速度在聚酯薄膜上进行实验，并测试干膜的导电性，结果见表3。
表3 干燥速度对涂料导电性的影响
表3表明：提高漆膜的干燥速度，可以有效改善导电材料的沉降性，并大大降低上下漆膜表面的导电值差异，使最终的表面电阻值更接近理想值。
4湿度的影响
很多人认为在湿度较高的情况下，对防静电性有利。但是实际上恰恰相反，在成膜过程中，如果环境湿度较大会很大程度上影响漆膜的防静电性。其主要原因是：水在一定状态下具有极性，且含有羟基基团，而成膜过程中空气或涂料中含有的水分会形成一种水溶性物质，浮于漆膜的表层，严重影响最终漆膜防静电性的测定。因此应选择尽可能低湿度的环境进行试验和施工。如果无法避免在较高湿度下的操作，则应该尽量选择耐潮性较好的固化剂。以表1配方为例，选择不同的固化剂，测试漆膜导电性，结果见表4。
表4表明：成膜时的湿度对涂料最终的防静电性影响很大。但是我们不能左右施工条件，因此尽可能选择一些受湿度影响相对较少的原材料，以降低这方面的负面影响。
表4 在不同湿度下不同固化剂对涂料导电性的影响
另外值得一提的是，在漆膜完全干燥后，湿度对漆膜表面防静电性的影响就由原来负面转为正面。由于表面可能会附着一定量水分子，利用其具有的防静电性有利于提高漆膜表面和测量仪器之间的接触性，往往可以获得更稳定的表面防静电性，这可能也是很多人认为空气潮湿对防静电性有利的原因。
5施工方法的影响
良好的施工方法有助于提高最终漆膜的防静电性。以地坪涂料施工为例，就有辊涂、镘涂、喷涂等多种工艺。实践表明：采用喷涂工艺较其他方法更有利于最终漆膜的防静电性。因为在喷涂过程中，涂料和空气混合会促进导电材料与树脂和填料的二次混合和分散，使其在最终漆膜中分布更加均匀。不过这一切都是建立在涂料本身可以分散均匀的基础上，因为涂料由生产到最终使用，往往会经历分装、运输、贮存等过程，因此会产生二次沉淀，而导电材料由于本身密度和涂料平均密度的差异发生上浮或者下降是不可避免的。因此要尽可能在施工前对涂料进行充分的二次分散，确保施工前材料的均匀。
为了保证最终漆膜的防静电效果往往需要进行多道施工，而其中最为重要的方法就是通过导电底漆来控制面漆的防静电性，通过降低底漆的导电性，可以有效改善整个体系的防静电性，特别是一些依靠连接底漆而最终实现导电性的防静电涂料。比如一些采用导电纤维的防静电涂料，理论上可以通过导电底漆和导电材料（导电纤维）的连接，大大降低导电材料的用量和稳定性，而类似的效果在使用导电粉的薄涂配方中也会有所显现。由此可见，通过更科学的多层和多样的施工方法，不仅可以提高防静电性，对降低总体成本，甚至从源头就能科学选材具有重要意义。
6结语
防静电涂料是典型的功能性涂料，也是一种相对来说技术要求较高的涂料产品。在不同类型涂料中，通过添加防静电材料，最终在涂料原本性能不受影响的前提下兼具防静电性。防静电涂料最终防静电效果的影响因素复杂，众多内在和外在因素都有可能对最终的防静电效果造成影响。因此从开始就要注意材料选择和生产的各个环节，严格操作并遵循其科学规律，把握住各个细节，这样才能事半功倍。当然面对复杂的综合问题，克服各种可能性而最终获得稳定的防静电效果，始终是众多涂料及原材料行业从业者共同努力的方向。 |
