BC-J系列在防靜電涂料中的應(yīng)用
前言
近年來(lái)，隨著防靜電要求的提高和技術(shù)的進(jìn)步，采用具有裝飾效果的防靜電地坪涂料，以獲得永久的防靜電地面的方法，越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。和其他技術(shù)相比，具有表面平整美觀、整體無(wú)縫、易清潔、易維修、抗靜電效果長(zhǎng)期持久有效、造價(jià)低等特點(diǎn)，可廣泛適用于電子電器制造廠車間、倉(cāng)庫(kù)、微機(jī)房、電氣控制室、印刷廠、紡織廠等需防靜電或防爆場(chǎng)所地面涂裝。
有裝飾效果的防靜電地坪涂料的種類有溶劑型與無(wú)溶劑型二種。前者防靜電面涂厚度約0.1-0.2mm（涂?jī)傻溃?，造價(jià)低，涂裝時(shí)有溶劑釋放，表面平整度及面層耐磨使用壽命不如無(wú)溶劑型。后者防靜電面層厚度在0.7mm以上，涂裝時(shí)無(wú)溶劑釋放，施工方便快捷，表面平整美觀，防靜電面層耐磨損壽命在10年以上。
二種防靜電涂料均可選用復(fù)合導(dǎo)電云母粉來(lái)制備。特別是溶劑型的，工藝已非常成熟，電阻指數(shù)可達(dá)到105-109Ω。但是無(wú)溶劑的防靜電涂料由于導(dǎo)電云母粉本身的比重與吸油量，使得在實(shí)際施工過(guò)程中，受眾多影響因素，包括導(dǎo)電粉沉降、施工厚度、涂料粘度、環(huán)境溫度、固化劑、底涂等，得到的電阻指數(shù)不穩(wěn)定。鑒于上述原因，目前傾向于選用導(dǎo)電纖維來(lái)制備無(wú)溶劑防靜電涂料。
BC-J系列的特點(diǎn)
BC-J是上海君江科技有限公司在成功解決短切纖維分散技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)而成的。漿中的纖維經(jīng)過(guò)了預(yù)分散處理。在無(wú)溶劑防靜電涂料中的應(yīng)用有如下特點(diǎn)：
l 導(dǎo)電纖維連接導(dǎo)電底漆實(shí)現(xiàn)防靜電作用
l 導(dǎo)電性能永久，表面電阻可隨意調(diào)節(jié)（最低可達(dá)到4次方）
l 與導(dǎo)電云母粉相比添加量小、使用方便、只需簡(jiǎn)單分散且可在施工中添加。
l 與碳纖維比，顏色亮麗、導(dǎo)電性好。
l 不影響應(yīng)用體系的原有特點(diǎn)：硬度、流平性、調(diào)色等。
l 產(chǎn)品性能穩(wěn)定，已成功應(yīng)用于多個(gè)工程。
l 成本低，比使用導(dǎo)電云母粉節(jié)約成本一半。
BC-J系列的導(dǎo)電原理及表面電阻計(jì)算公式
l 導(dǎo)電原理圖
▲ 導(dǎo)電云母粉（BC-C）：在外加電場(chǎng)的作用下，通過(guò)由導(dǎo)電粉形成的縱橫網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電通道，導(dǎo)電底漆不是關(guān)鍵的導(dǎo)電通路。
▲ 導(dǎo)電纖維（BC-J）：在外加電場(chǎng)的作用下，通過(guò)導(dǎo)電纖維與導(dǎo)電底漆相連接形成導(dǎo)電通道，導(dǎo)電底漆是關(guān)鍵的、不可缺少的導(dǎo)電通道。
電阻計(jì)算示意圖
R1------連接電阻：防靜電面漆中導(dǎo)電纖維連接底層與面層的電阻
R2------接觸電阻：?jiǎn)挝幻娣e中，一定數(shù)量的導(dǎo)電纖維與導(dǎo)電底漆中的導(dǎo)電碳黑相接觸產(chǎn)生的電阻
R3------底層電阻：面漆上后的導(dǎo)電底層電阻。
R4------底漆電阻：未上面漆的導(dǎo)電底層電阻。
因?qū)щ娎w維的電阻本身很小，在面漆厚度一定的情況下，R1近似于導(dǎo)通。因此上述公式可簡(jiǎn)化為：
表面電阻影響因素
l 影響R2接觸電阻的因素
實(shí)驗(yàn)一：
防靜電面漆：BC-J11A添加量10%，施工厚度1mm
導(dǎo)電底漆：施工厚度0.15mm
測(cè)試方法：如圖（100V）
試驗(yàn)一：導(dǎo)電底漆電阻：在打磨前，用指針直接測(cè)電阻1*104Ω
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編號(hào) |
0 |
1 |
2 |
3 |
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6 |
7 |
8 |
9 |
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Rv（Ω） |
8*104 |
1*105 |
2*105 |
1*105 |
9*104 |
1*105 |
2*105 |
2*105 |
1*105 |
8*104 |
試驗(yàn)二：導(dǎo)電底漆電阻：在打磨前，用指針直接測(cè)電阻1*105Ω
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編號(hào) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
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Rv（Ω） |
4*106 |
2*106 |
/ |
/ |
1*106 |
2*106 |
2*106 |
2*107 |
7*108 |
8*106 |
試驗(yàn)三：導(dǎo)電底漆電阻：在打磨前，用電極測(cè)電阻1*106Ω
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編號(hào) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
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Rv（Ω） |
1*109 |
/ |
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/ |
5*108 |
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/ |
2*108 |
/ |
/ |
討論：
1、 導(dǎo)電纖維電阻很低，則Rv近似等于接觸電阻
2、 導(dǎo)電底漆的電阻小于104Ω時(shí)，接觸電阻基本在105Ω左右（穩(wěn)定狀態(tài)）。導(dǎo)電底漆的電阻在105Ω時(shí)，接觸電阻在106Ω到109Ω之間（不穩(wěn)定狀態(tài)）。導(dǎo)電底漆的電阻在106Ω時(shí)，接觸電阻基本上在109Ω以上。
3、 上述現(xiàn)象可從導(dǎo)電底漆的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)解釋：在導(dǎo)電底漆中，粉末狀的導(dǎo)電碳黑彼此之間被一層薄薄的樹脂所間隔。而此層樹脂的厚度決定了導(dǎo)電底漆的表面電阻，厚度越薄導(dǎo)電底漆的表面電阻就越低。同樣地，它決定了導(dǎo)電纖維與導(dǎo)電碳黑接觸的好壞。厚度越大，接觸電阻就越大，穩(wěn)定性就越差。反之，則相反。
4、 我們可以通過(guò)控制導(dǎo)電碳黑彼此間的樹脂厚度來(lái)使接觸電阻達(dá)穩(wěn)定。而此層厚度最終由W碳黑/W樹脂來(lái)決定，本導(dǎo)電底漆的試驗(yàn)配方中，W碳黑/W樹脂=0.4時(shí)，它的表面電阻在1*104Ω左右。也就是說(shuō)，在本體系中，當(dāng)W碳黑/W樹脂大于0.4時(shí)（用K來(lái)表示），接觸電阻處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。不同的應(yīng)用體系及導(dǎo)電碳黑應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)獲得此數(shù)據(jù)K值。
5、 穩(wěn)定的接觸電阻值是有一定范圍的，它的電阻值應(yīng)該小于105Ω，而不會(huì)比105Ω大。
6、 水性的導(dǎo)電底漆更容易獲得穩(wěn)定的接觸電阻R2。原因可能是其間隔樹脂本身電阻率就很低（含有水分）。
l 影響R3底層電阻的因素
1、 導(dǎo)電底漆的厚度：厚度越厚，R3越接近R4。超過(guò)0.1mm時(shí)，R3不受面漆影響。
實(shí)驗(yàn)二：將導(dǎo)電底漆涂覆在聚酯薄膜上，涂覆不同的次數(shù)，然后涂相同的面漆，并保持施工厚度一致。待漆膜干后，將制成的樣板從聚酯薄膜分開，測(cè)反面的電阻。數(shù)據(jù)如下：
R4=1*104Ω（未打磨前測(cè)）。
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涂覆次數(shù) |
1 |
2 |
3 |
4 |
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R3（Ω） |
1*107 |
2*106 |
4*104 |
1*104 |
作圖表示：
1、 底漆導(dǎo)電性是通過(guò)打磨獲得的：如R4是從109Ω，經(jīng)打磨后變成103Ω。在面涂上后，R3會(huì)上升到打磨前的狀態(tài)109Ω。
BC-J系列的應(yīng)用要點(diǎn)
l 導(dǎo)電底漆
從表面電阻的計(jì)算公式可知，要獲得穩(wěn)定的、可控制的表面電阻，導(dǎo)電底漆電阻R4起到了關(guān)鍵性的作用。不但要使接觸電阻（R2）穩(wěn)定，還要使底層電阻（R3）能夠控制在一定的范圍內(nèi)。下面介紹一下如何設(shè)計(jì)導(dǎo)電底層來(lái)獲得：
▲ 無(wú)溶劑導(dǎo)靜電型地坪 ：104~106Ω
第一層導(dǎo)電層的表面電阻（R4）應(yīng)控制在1*104Ω左右（未打磨前，用指針直接測(cè)量），施工厚度在0.1mm以上。按1.5K的數(shù)值配制新導(dǎo)電底漆（用溶劑替換樹脂，R4=1*104Ω的K值），將新導(dǎo)電底漆薄薄地均勻涂在導(dǎo)電層上（近視于在導(dǎo)電層上灑導(dǎo)電碳黑）。經(jīng)此處理的導(dǎo)電底層，上面漆后可獲得表面電阻在105Ω左右。
▲ 無(wú)溶劑靜電耗散型地坪 ：106~109Ω
第一層導(dǎo)電底漆的表面電阻（R4）應(yīng)控制在1*105Ω左右（未打磨前，用指針直接測(cè)量），施工厚度在0.1mm以上。按1.5K的數(shù)值配制新導(dǎo)電底漆（R4=1*104Ω的K值），將新導(dǎo)電底漆薄薄地均勻涂在導(dǎo)電層上。通過(guò)第二層導(dǎo)電底漆，我們可獲得穩(wěn)定的R2，電阻小于1*105。由于此層底漆很薄，雖然它的電阻很低，但經(jīng)面漆上后，導(dǎo)電底層電阻R3最后還是恢復(fù)到第一層的R4。由于體電阻比表面電阻要小1個(gè)數(shù)量級(jí)，因此最終獲得的表面電阻在106Ω左右。
討論：
1、油性的導(dǎo)電底漆可以通過(guò)拌砂來(lái)增加厚度。它的特點(diǎn)是R2相對(duì)于R3較難控制。而水性的導(dǎo)電底漆一般涂得較薄，它的電阻性能很好，特點(diǎn)是R2基本穩(wěn)定，但R3較難控制。因此我們可將油性的作為第一層導(dǎo)電底漆，而將水性的作為第二層導(dǎo)電底漆。
2、單獨(dú)用油性的導(dǎo)電底漆，在BC-J無(wú)溶劑防靜電地坪中最好施工二層導(dǎo)電底漆。特別是在做無(wú)溶劑靜電耗散型地坪中。
3、單獨(dú)水性的導(dǎo)電底漆，在BC-J無(wú)溶劑防靜電地坪中可以做到施工一層底漆。它的前提是控制好施工厚度及其均勻性。
l BC-J添加量
增加添加量，接觸電阻的穩(wěn)定性會(huì)提高，但與表面電阻的下降無(wú)關(guān)。
l 面漆施工厚度
厚度的增加，嚴(yán)重的會(huì)使導(dǎo)電纖維連接底層與面層的長(zhǎng)度不夠，R1變大，失去連接作用。
l 分散
低速分散即可將BC-J系列產(chǎn)品均勻地分散到體系中去。高速分散會(huì)將纖維打斷，使R1變大。
l 無(wú)機(jī)填料
填料的增加有助與導(dǎo)電纖維的均勻分散，防止纖維團(tuán)聚，改善表面狀況。
結(jié)論
從BC-J系列產(chǎn)品的大量試用情況來(lái)看，簡(jiǎn)單的獲得一個(gè)比較低的表面電阻并不是一件很難的事情。難就難在我們要獲得一個(gè)穩(wěn)定的、重復(fù)的、可控制的電阻值。由前面介紹可知
R表面= R1∪R2∪R3
所以只要控制好電阻 R1、R2、R3就可以很容易獲得我們需要的效果。
l R1的控制：
1、盡量做好前期的地面找平工作。
2、施工厚度可采用劃格法來(lái)控制。
3、盡量選用合適纖維長(zhǎng)度的BC-J系列產(chǎn)品。
l R2＆R3的控制：
控制導(dǎo)電底漆R4。采用兩層底漆的施工方法。第一層底漆保證導(dǎo)電底漆厚度消除面漆對(duì)R3的影響；第二層底漆采用水性導(dǎo)電底漆降低接觸電阻R2。
BC-J系列產(chǎn)品介紹
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添加量（A組分） |
施工厚度(小于) |
特點(diǎn) |
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BC-J01/BC-J01A |
1% |
3.0公斤/平米 |
1、 添加量少，更適合于后添加 2、 施工厚度影響因素小 3、 表面狀況不理想 4、 BC-J01與BC-J01A區(qū)別：后者耐有機(jī)溶劑 |
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BC-J11/BC-J11A |
10% |
1.2公斤/平米 |
1、 表面狀況好 2、 施工厚度控制要求高 3、 BC-J11與BC-J11A區(qū)別：后者對(duì)不同涂料粘度的適應(yīng)性更強(qiáng)。 |
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BC-J21A |
10% |
1.8公斤/平米 |
1、 表面狀況好 2、 施工厚度控制要求一般 3、 表面電阻穩(wěn)定性高 4、 適合于包括環(huán)氧在內(nèi)的各種運(yùn)用體系 |