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抗静电涂料的发展现状及抗静电机理探讨(3)

2011-12-15 21:09:34互联网 点击数: 【字体:

    3 导电填料的应用

    关于导电复合材料的含量,有很多学者和专家都做过专门的研究和论述。Milewski研究了完全无规分布时填料长径比对最大填充分数的影响,认为长径比与最大填充分数间存在指数关系,填料长径比与最大填充分数曲线见图3。

 抗静电涂料的发展现状及抗静电机理探讨

    随着导电纤维长径比的增加,形成连续网络所需的纤维浓度显著地下降。碳纤维的长径比越大,搭接形成网络所需的碳纤维体积含量越小,根据图3,导电填料长径比与导电填料的临界浓度(体积分数)见表1。

 抗静电涂料的发展现状及抗静电机理探讨

    自1991年日本NEC的电镜专家饭岛教授首先发现碳纳米管以来,短短十几年间,这种纳米尺寸的炭质管状物就引起了全球性物理、化学和材料等科学界的广泛兴趣。纳米材料由于量子效应、尺寸效应、表面效应和量子隧道效应而具有优异的导电性能。

    由于碳纳米管具有很好的导电性,同时又拥有较大的长径比,因而非常适合作为导电填料。相对于其他金属颗粒和石墨颗粒,较小的用量就能形成充分的导电链通道。中国科学院成都有机化学研究所冯永成等人[4]利用碳纳米管的这些特性,选择不同管径和不同长度的碳纳米管作为导电介质加入到涂料中,采用超声波进行分散,制备出具有良好性能的导电涂料,并讨论了碳纳米管本身特性对涂料导电性能的影响。

    西安电子科技大学潘晖等人通过研究认为[5]:

    (1)碳纳米管作为导电填料时,其管径越小,涂料的导电性越好。

    (2)碳纳米管作为导电填料的最佳长径比约为250。当碳纳米管长径比大于250时,所制得的涂料导电性随长径比的增大而减小;当碳纳米管长径比小于250时,所制得的涂料导电性随长径比的增大而增大。

    (3)碳纳米管的含量越高,所制得的涂料导电性越好。当碳纳米管的含量大于或等于0.5%(逾渗阈值)时,碳纳米管在环氧树脂中分散效果良好,得到的涂料导电性能好。碳纳米管作为重要的纳米材料,其研究越来越得到人们的高度重视,也将对纳米技术的未来产生重大影响。

    4 结语

    经过半个多世纪的发展,科学家们对抗静电涂料导电机理的研究和认识逐渐深入,在最初的导电通道理论基础上又引入了隧道效应理论和场致发射效应理论,可以更合理地解释不同导电填料浓度下涂层导电性能的变化。现代工业的发展对抗静电涂料的性能要求和需求量都将进一步提高。近年来,随着导电纤维、碳纳米管等新型导电填料的不断出现和产业化的实现,代替碳系和贵金属粉末等传统导电填料将是必然趋势,将在电子工业、建筑工业、航空和军用工业等领域发挥更重要的作用。

 李留东 董存峰 杨茂伟 狄志刚 付敏

 中航工业济南特种结构研究所;中海油常州涂料化工研究院;



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