科普篇——“导电涂料”

　　导电涂料发展至今约有半个世纪的历史。最早公开的导电涂料是在1948年，美国公布了将银和环氧树脂制成导电胶的专利。20世纪50年代，我国也开始研究和应用导电涂料。近几十年来，导电涂料已在电子、电器、航空、化工、印刷等多种军、民用工业领域中得到应用。

　　与此相应，导电涂料的理论研究也得到迅速发展，并促进了应用技术的日益成熟与完善。根据应用材料分类，导电材料可划分为本征型导电涂料和掺杂式导电涂料。

　　本征型导电涂料是指以本征型导电聚合物为成膜物质所制成的导电涂料。本征型导电涂料主要应用于防腐抗静电涂料、吸波涂料、电磁屏蔽涂料等。

　　掺杂式导电涂料是指以高分子聚合物为基础加入导电物质，利用导电物质的导电作用。常用的导电填料有金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料、复合填料、新型纳米导电填料等。因为掺杂型导电涂料成本较低，简单易行，因而获得较为广泛的应用。

　　例如：防静电环氧自流平、防静电油罐、铝型材、钢柜、货架、工作台、（华为、富士康）新建厂房、矿井通气管道等等领域。像阿克苏、立邦、老虎、华佳、万安、华光、翔盛、睿智（铝型材）、洛阳乐卡（钢柜）、天津瑞远（防腐）等行业代表企业，相对规模较大、有技术研发能力的企业，技术储备都会涉及导电涂料或是防静电涂料这么一个细分性的功能性粉末。

　　此外，导电涂料还可根据应用特性划分为：导电体使用的涂料、辐射屏蔽涂料、抗静电涂料等等。

　　出于抗静电涂料的重要性，接下来小趣具体给大家介绍一下抗静电涂料。

　　2019年9月29日，宁波锐奇日用品有限公司发生火灾。事故造成19人死亡，3人受伤，过火总面积约1100㎡。事故调查组调查认定该起事故的直接原因是锐奇公司员工孙某松将加热后的异构烷烃混合物倒入塑料桶时，因静电放电引起可燃蒸气起火并蔓延成灾起火后，该员工试图用嘴吹灭，并用扇子扇火，最终导致火势蔓延。

　　静电的危害有目共睹。据不完全统计，近年来，我国石化企业已发生静电灾害事故多起，损失达数亿元之巨。哪怕在生活中，静电导致的火灾也无处不在。

　　在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。在工业生产中，静电可造成电磁干扰，引起电子设备的故障或误动作；在易燃易爆品或粉尘、油雾的生产、存储场所、设备极易引起爆炸和火灾；其他不利于生产操作、影响产品质量的危害。

　　要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。比如：采用导静电涂料进行防腐导静电涂装是最为常见的防治手段。防静电涂料之所以能导电，主要是因为添加的导电材料之间相互接触和链接，形成一条导电的通路，最终实现防静电的效果。

　　目前市场上的防静电涂料，基本是掺杂式导电涂料。因此防静电涂料也分为：金属系（银、铜、镍、锌等）、碳系（导电性石墨或碳黑）、金属氧化物系（氧化锡、氧化锌、氧化锑处理的二氧化钛、添加锑之氧化锡等）等等这几种。

　　碳系导电涂料

　　碳系导电涂料是一种老材料，用作碳系导电涂料的导电填料主要有石墨、各种炭黑、石墨纤维、碳纤维、高温煅烧石油焦以及碳化硅等。具有价格便宜、密度小、不易沉降、耐腐蚀性强等优点。但导电性相对较差，同时由于表面含有大量的极性基团，存在难分散、易絮凝等缺点。颜色也只能是黑色或深色。

　　随着纳米技术的发展，将石墨纳米材料与基体复合制得导电高分子材料正日益兴起；膨胀石墨作为新型导电填料，具有导电性好、摩擦损耗小、污染小等优点。

　　金属系导电涂料

　　金属系导电涂料的导电性能取决于金属填料的种类、数量、金属纤维和金属粉末的种类、数量、填料的形状，导电性可基本满足要求，但涂层的颜色受金属粉末颜色的限制。金属系填料主要有银粉、镍粉、铜粉和锌粉等。由于银粉的价格比较昂贵，多应用于军事领域，在民用上应用较少。铜粉虽然价格低廉，但易氧化，导电性不稳定。

　　金属氧化物导电涂料

　　金属氧化物由于其导电性能优异、颜色浅，较好地祢补了金属导电颜料抗腐蚀性能差和碳系导电颜料装饰性能差等缺点。常用的复合填料有玻璃珠、铜粉和云母粉外包覆银粉以及炭黑外包覆镍粉等多种。金属氧化物导电颜料主要有掺杂氧化锡、氧化锌、二氧化锑等。

　　导电涂层的导电性能通常有三种表征：体积电阻率或电导率；表面电阻率；静电衰减率。有客户反馈，总有购买的产品用按压式的仪表测出来表面电阻“不合格”的问题存在。

　　对此，小编请教君江科技技术人员，表示：

　　“首先，没有任何一份国家标准或行业标准认可用按压式电阻测试表。国标中对于导静电/静电耗散型材料的测试设备及方法，都有明确要求：测试电极重量及尺寸、不同电阻区间的测试电压造成电阻测量结果偏大的主要原因是按压表的输出电压仅为9V，测量表面电阻在10的3-5次方的样板时，测量结果相对准确。测量表面电阻在10的6-9次方的样板时，由于提供的测试电压较低，会造成结果偏大。

　　另外，按压表与粉末样板接触不充分，接触面积达不到国标的要求，造成电阻测试结果偏大，如遇到纹路粉就影响更大。”

　　总结

　　中国信通院预测，到2025年5G网络建设投资累计将达到1.2万亿元。同时，“5G+工业互联网”将推动工业企业开展内部网络化、信息化改造，据估计仅网络化改造未来5年的投资规模就有望达到5000亿元。涂料作为各行各业的“脸面”，毋宁质疑将在基建中扮演重要的“角色”。尤其是导电涂料，凭借赋予物质导电的能力和排除其它的一些物质中积累静电荷的优良性能，“新基建”项目中将派上大用场。