车身非金属件用碳纳米管导电涂料的研究及应用

李卫、王睿

（东风商用车技术中心工艺研究所  武汉   430056）

摘要：本文是以碳纳米管（CNT）为导电介质加入到非金属件用的基础涂料中，制备了非金属件用碳纳米管导电涂料。重点研究了碳纳米管在基础涂料中的分散、导电涂料的导电性能及制备方法、配方用量、静电喷涂面漆时涂着效率，通过对碳纳米管导电涂料的研究表明：当选择导电性能优良的碳纳米管，其含量为0.1-0.5 wt%时，导电涂层表面电阻可达到10

3

- 10

9

Ω，可实现在非金属件上静电喷涂面漆，有效提高面漆的利用率。

关键词：碳纳米管、导电涂料、静电喷涂、非金属零件

0  引言

随着涂装技术的发展，用户对商用车油漆外观涂层质量要求的不断提高，以及社会对节能降耗、保护环境意识的不断增强，商用车车身非金属件和金属车身本体一样采用静电喷涂金属底漆和清漆，避免车身和非金属件油漆产生色差，提高非金属件油漆涂着效率是一种发展趋势。为此进行了非金属件用碳纳米管导电涂料的研究，以满足非金属件面漆静电喷涂，从而达到提高非金属涂装质量，降低成本，减少污染的目的。

导电涂料分为本佂型导电涂料和掺杂型导电涂料，本佂型导电涂料主要是涂料中有机高分子物质具有导电性，但由于其合成工艺复杂，质量不稳定，成本较高，在一般工业中较少采用，掺杂型导电涂料是在基础涂料中掺杂一定导电介质，传统导电介质为金属粉（铜、镍、银粉），金属氧化物等，这些导电介质加入量较大，成本较高，且易沉淀，影响导电涂料的使用性能及导电性能，本文研究的掺杂型导电涂料是选择合适的碳纳米管类型，有效分散于基础涂料中，且分散性良好，在不影响基础涂料的性能的前提下，其涂膜表面电阻能满足非金属件面漆的静电喷涂要求。

碳纳米管导电涂料是以碳纳米管为导电介质掺杂在基础涂料中，碳纳米管成网状，均匀分布在基础涂料中，碳纳米管在导电涂料中的质量含量很小，对涂层的外观颜色影响小，不影响涂层的机械性能等其它性能。由于碳纳米管的纳米特性以及很高的长径比，因此分散性能不佳，本文重点研究了碳纳米管在基础涂料中的分散、导电性能及配方用量、静电喷涂涂着效率，开发出适用于车身非金属零件面漆静电喷涂的导电涂料。

1  基础涂料

基础涂料为非金属件常用的涂料，其与非金属件的配套性良好，技术成熟，具有良好的机械性能与物理化学性能，其主要成分为改性丙烯酸树脂、钛白粉、碳酸钙等颜填料、分散剂、溶剂等，其性能见表1。

表1 基础涂料的性能

类别

项

目

性能指标

检测标准

原漆

性能

状态

分散均匀，无杂质及硬块，易搅拌均匀

GB/T3186

粘度(s，涂4杯，25℃)

60-120

GB/T1723

固体份( 120℃*1h)%

≥45

GB/T1725

细度

≤25μm

GB1724

机械

性能

铅笔硬度

≥HB（烤后半小时）

GB/T6739

附着力（1㎜格）  级

≤1

GB 9286

耐冲击性能

≥50

GB1732

耐介质性能

耐碱性能(0.1N氢氧化钠)24 h

无变化

GB9274

耐酸性能(0.1N硫酸) 24 h

无变化

漆膜

性能

漆膜外观

平整光滑，无流挂、针孔、缩孔等缺陷

GB1729

涂层表面电阻Ω

（涂层不导电）＞10

12

表面电阻仪测量

其它

烘烤条件

自干或80℃/30min

—

—

2  碳纳米管(CNT)分散

2.1  

实验材料

CNT-A、CNT-B，AZ-417（分散剂），基础漆，混合溶剂、其它助剂

2.2  

碳纳米管（

CNT

）分散方法

碳纳米管常用的分散方法为超声波分散法，基于碳纳米管的尺寸及其柔性，结合涂料生产工艺，在保证碳纳米管不受损伤，影响其性能的前提下，也进行了卧式砂磨分散及带研磨介质高速搅拌分散法研究。

2.3

碳....