新型导电涂料的研究与发展

摘 要：导电涂料是一种特种功能涂料。根据导电原理可分为复合型导电涂料和结构型导电涂料。复合性导电涂料可由丁二烯乳液、低温交链剂、导电碳黑和水等多种组分组成。本文主要介绍复合型导电涂料的研发与国内外的导电涂料发展方向。

关键词：新型 导电涂料 导电性 研发

导电涂料是涂于高电阻率的高分子材料上，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的特种涂料，可涂覆于任何形状基材的表面或内部。导电涂料按组成及导电机理可分为两大类：结构型（亦称本征型）导电涂料与复合型（亦称添加型） 导电涂料。结构型导电涂料的导电材料是高聚物自身。复合型导电涂料的导电材料是在绝缘高聚物中添加的导电物质（金属、石墨等），利用导电物质的导电作用，使高聚物具有导电性能。近年来，电力设备需求量越来越大，特别是各种电缆需求增长强劲，我国目前有电缆生产企业6400家，可生产大到高压输送电缆、核电站电缆、光缆，小到民用电缆的几百个品种。其中，高压输送电缆、核电站电缆、水电站电缆、光缆是用量大、附加值高的产品。导电涂料是各种电缆的一个重要涂层，开发新型的导电涂料，是电缆生产领域中具有方向性的课题。

一、国内外研究现状和发展趋势

导电涂料由于用途十分广泛，因而得到世界业内的广泛关注。在这方面，国外产品比较成熟。我国目前对于导电涂料研究也十分重视，国内有几家研究机构在从事这方面的研究。而大家都以常用的环氧树脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亚胺、丙烯酸等作为树脂基材，导电性填料一般是银、铜、镍等金属粉末和碳、石墨等非金属粉末，而且所研制出的产品应用实效并不十分理想。而我厂通过多年研究开发成功的导电涂料新材料，突破了传统的工艺方法，采用自主研发生产的丁二烯乳液、交链剂等特殊原料与助剂，并经复配而成，产品性能有显著提高。采用此项技术生产的新型导电涂料，国内外无其他科研院所和生产厂家涉及过，属国内首创，产品填补国内空白。从我厂实验室研究和成本分析表明，用我们的导电涂料新材料制成的半导电阻水带和半导电屏蔽包带，产品质量与性能与进口产品相媲美，而价格只有进口产品的一半左右，性价比有明显的优势。我厂通过销售渠道向国外用户作了市场调查，目前已有德国、印度、新加坡等的外商希望购买我们的产品。因此，新型导电涂料新材料是一种附价值高、技术先进的新一代导电涂料，实现批量生产，能满足国内电缆行业半导电阻水带和半导电屏蔽包带生产发展的需求，可以对我国电缆产业提升有较大的推动作用。

二、导电涂料的发展方向

1.低成本导电材料

随着导电涂料需求量的越来越大，成本将是未来影响导电涂料发展的重要因素。开发导电高聚物和改性导电填料是行至有效的方法。本复合导电涂料由于制备简单，投入省，消耗低，所以成本低。目前也有的对导电填料的改性大部分是采用化学镀技术，如在铜粉表面镀银，石墨表面镀铜等。此外，纳米技术的应用也在很大程度降低了成本。如纳米银粉、纳米镍粉，它们不仅降低了成本，同时还提高了导电率。这也是研发导电涂料的发展方向之一。

2.环保型导电涂料

随着人们对环境质量和资源的重视，环保型导电涂料是未来发展的必然趋势。目前，实现环保型导电涂料主要有：水溶性导电涂料，固含量高的导电涂料及粉末导电涂料。有机溶剂型导电涂料不仅成本高，而且对环境和施工人员的伤害较大，在未来发展中势必被淘汰。水溶性导电涂料以水为溶剂或分散介质， 降低了其危害性。而固含量高的导电涂料中有机溶剂的含量少，减少了对环境和人体的危害。粉末导电涂料不含溶剂，完全是固体体系，可采用闭路循环体系生产。

3.多功能导电涂料

随着导电涂料的发展，不仅要求导电涂料有优良的导电性，还对其耐磨性、防腐性、耐老化、耐高温、耐低温等性能提出了要求。未来的导电涂料应是导电性与其他性能的兼优体。目前我国研究的部分导电涂料的功能已由以前的单一的导静电已发展到现在的导电、防腐、耐高温、阻燃等兼有的水平。以氯醚树脂为主，自干型有机硅树脂为辅混合作基料，以掺杂聚苯胺和导电云母混合作导电填料，加入一些助剂制成了的导电防腐耐热阻燃涂料。这种导电涂料不仅有优异的导静电性，同时还有耐腐蚀、耐高温及难燃性。

三、导电涂料技术关键及技术指标

1.主要关键技术

本文介绍的新型导电涂料的材料选用，主要由丁二烯乳液替代常用的树脂有环氧树脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亚胺、丙烯酸等作为基材，以及本厂自主研发的低温交链剂作基体成份，增加了粘结强度，提高了分散性；确定基体合理配比及其优化组合，工艺路线的优化选择，以及本产品的性能稳定性等对配套产品导电性能的影响也是本研究的技术关键点。

2.主要技术指标

新型导电涂料以导电涂料产品由丁二烯乳液、低温交链剂、导电碳黑和水等组成。产品为30%的水溶液和50%的水溶液两个规格为例，其技术性能指标可达到：外观为黑色流动性液体混合物，无毒、无味；比重0.8321kg/L；体积电阻率（Ω.cm） 0.48；体积电导率（s.cm-1）2.02；附着力2级；冲击强度（J）5.2；接触干时间（min） 68 。

四、生产工艺说明

为生产导电涂料新材料，在研发试验过程中，将丁二烯乳液加入反应釜，慢慢加入导电碳黑与水的混合物，搅拌混匀，再加入低温交链剂及稳定剂等，高速搅拌混匀。

本次研究开发的新型导电涂料新材料的主要原料是丁二烯乳液、导电碳黑、交链剂，对环境无害。其中，导电碳黑安全无毒，对人畜无害；丁二烯乳液为高分子聚合物水性乳液，无毒无味，安全稳定；交链剂均为大分子水性溶液，安全无毒，贮存稳定。而导电涂料新材料是上述原料经机械混合复配而成，为物理过程，不产生有毒有害物质。最终产品为无毒无味稳定的黑色混合物，对人畜无害。生产工艺中无“三废”产生，不会污染环境。

五、结论

导电涂料作为一种新型特种功能涂料， 已在生产生活和军事等方面获得广泛的应用。随着科学技术的进步， 我们对导电涂料的需求量将会增大。同时，对其性能的要求也不再是单一追求导电性， 对耐腐蚀性、耐冲击性、耐老化性、耐高低温性等也会有所要求。未来的导电涂料应该是多功能合一的复合涂料。导电涂料的研究和发展对我国的经济建设和国防建设都有着长远的意义，这种新导电涂料应用前景广阔，特别适用于电缆生产领域。

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