1 引言
由于熱固性環(huán)氧樹(shù)脂是絕緣的，因而一般用戶也 會(huì)認(rèn)為環(huán)氧類涂料都是絕緣的，有的電器元件選用普 通環(huán)氧涂層作絕緣防護(hù)層，特別是對(duì)具有耐酸堿要求 或處于濕熱環(huán)境的產(chǎn)品，像一些化學(xué)電源的外涂絕緣 層，也選用環(huán)氧涂料兼作絕緣涂層，既耐酸堿、耐濕熱 又絕緣。的確，環(huán)氧涂層是以環(huán)氧樹(shù)脂為主體與顏填料 等配制而成的涂料，由于主體樹(shù)脂是非導(dǎo)電的，環(huán)氧涂 層應(yīng)該是絕緣的，然而在實(shí)際應(yīng)用中或在“某種環(huán)境" 條件下，普通環(huán)氧涂料的涂層卻可能是非絕緣的，作為 絕緣防護(hù)層的環(huán)氧涂層卻常常“帶電"，這既耐酸堿又 絕緣的保護(hù)涂層在絕緣性能上并不全令人滿意。這 是什么原因呢?經(jīng)分析和試驗(yàn)檢測(cè)，環(huán)氧絕緣涂料要滿足產(chǎn)品的絕緣性要求，需要根據(jù)產(chǎn)品具體的使用 條件或絕緣程度來(lái)選擇。
2 環(huán)氧涂料的絕緣性分析
絕緣與導(dǎo)電是相對(duì)的，通常材料在有電壓差而沒(méi) 有電子流動(dòng)時(shí)被確認(rèn)為是絕緣的，但是絕對(duì)沒(méi)有電子 流動(dòng)是不存在的，這是個(gè)度量問(wèn)題且不探討。對(duì)涂層的 絕緣性能常用擊穿電壓與體積電阻率來(lái)度量，擊穿電壓度量了涂層在一定厚度下所能承受的電壓值，難以 確切地度量出涂層的絕緣程度。以體積電阻率（Ω·cm） 來(lái)描述分析其絕緣性更為方便，可以對(duì)絕緣性能進(jìn)行 “分級(jí)"處理。用不同的體積電阻率描述涂層不同的導(dǎo) 電性能，可以確切地度量出涂層的導(dǎo)電程度：當(dāng)體積電 阻率大于 1012 Ω·cm 時(shí)為絕緣體；體積電阻率在 106 ~ 1012 Ω·cm 之間為半導(dǎo)體；體積電阻率小于 106 Ω·cm 是導(dǎo)體，當(dāng)體積電阻率小于 1 Ω·cm 則為良導(dǎo)體。此處 的絕緣體、半導(dǎo)體與導(dǎo)體并非意義上的物理概念， 借用語(yǔ)文概念稱絕緣體是指不善導(dǎo)電的物體，導(dǎo)體則 為善導(dǎo)電的物體，半導(dǎo)體為可導(dǎo)電又不善導(dǎo)電的物體。 以此度量來(lái)對(duì)環(huán)氧涂層進(jìn)行絕緣性分析。
2．1 主體樹(shù)脂的分析環(huán)氧涂料的主體樹(shù)脂———環(huán)氧樹(shù)脂是熱固性高分 子樹(shù)脂，在“常規(guī)"電壓差下是不會(huì)形成電子流動(dòng)的，一 般沒(méi)有導(dǎo)電性能，檢測(cè)數(shù)據(jù)表明其體積電阻率為 108 ~ 1014 Ω·cm，多數(shù)檢測(cè)值都大于 1012 Ω·cm，屬絕緣體， 因而“單純的"環(huán)氧樹(shù)脂是不導(dǎo)電的，但與一些常用作 電氣絕緣材料的熱塑性樹(shù)脂相比，環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣性 要差些（見(jiàn)表 1），其絕緣等級(jí)比不上 PVC 等樹(shù)脂的，雖然都是絕緣體但絕緣性能是有差異的。然而，當(dāng)環(huán)氧 樹(shù)脂摻雜處理后，特別是摻雜活性基團(tuán)后體積電阻率 會(huì)小于 106 Ω·cm，其導(dǎo)電性大增，成為導(dǎo)體。在涂料生 產(chǎn)中為了提高環(huán)氧樹(shù)脂的化學(xué)反應(yīng)活性，增強(qiáng)樹(shù)脂與 其它組分間的相容性，對(duì)其進(jìn)行活性基團(tuán)的摻雜處理 是非常可能的，因此，環(huán)氧樹(shù)脂是絕緣性的，在一定條 件下卻并非通常意義上的絕緣材料，電氣絕 緣上將環(huán)氧樹(shù)脂分為“一般"環(huán)氧樹(shù)脂和絕緣環(huán)氧樹(shù) 脂，在“某些"時(shí)候環(huán)氧樹(shù)脂不是絕緣體，起碼不是可靠 的絕緣體，當(dāng)使用環(huán)境較為復(fù)雜時(shí) （比如高溫潮濕環(huán) 境），電氣絕緣材料基本不選用“一般"環(huán)氧樹(shù)脂，而涂 料生產(chǎn)時(shí)關(guān)注的主要是涂料的使用性能，只要滿足使 用性能，“一般"樹(shù)脂也是會(huì)選用的，因而普通涂料與絕 緣涂料在環(huán)氧樹(shù)脂的選擇上是有區(qū)別的。
2.2 添加劑的分析 環(huán)氧涂料的主要添加劑———顏填料等是涂料生產(chǎn) 中不可少的，這些組分的導(dǎo)電性十分復(fù)雜，目前涂料 行業(yè)中使用的顏填料有金屬及其化合物和有機(jī)顏料 （大多含不飽和高分子聚合物或有機(jī)鹽類）等，大都具 有一定的導(dǎo)電性，表 2 列舉了一些常見(jiàn)分子結(jié)構(gòu)的顏 填料的體積電阻率，這些分子結(jié)構(gòu)的顏料基本體積電 阻率均達(dá)到 10 ～ 10-3 Ω·cm，因此，添加劑會(huì)給環(huán)氧涂 層的絕緣性帶來(lái)不確定因素。如何選擇添加劑是環(huán)氧 涂料是否絕緣的關(guān)鍵，選擇不絕緣的添加劑生產(chǎn)的環(huán) 氧涂料會(huì)大大降低其絕緣性能，甚至?xí)蔀閷?dǎo)電涂料。
綜上所述，普通環(huán)氧涂料在選擇環(huán)氧樹(shù)脂和添加 劑時(shí)是不會(huì)專門(mén)考慮其絕緣性的，配制涂料時(shí)只會(huì)根 據(jù)涂料的性能來(lái)選擇；而絕緣性環(huán)氧涂料，在選擇環(huán)氧 樹(shù)脂和添加劑時(shí)會(huì)考慮其絕緣性，比如選擇添加劑時(shí) 應(yīng)選擇絕緣材料，不得不選擇非絕緣添加劑時(shí)，也要采 取絕緣措施，如對(duì)添加劑的表面包覆穩(wěn)定而耐腐蝕的 絕緣層等進(jìn)行絕緣處理。因此，普通環(huán)氧涂料與絕緣環(huán) 氧涂料在絕緣性能上會(huì)有很大差異，這就是普通環(huán)氧 涂料有可能導(dǎo)電的原因。 上述絕緣性能的分析未分析到配制涂料時(shí)的各組 分間的組合效應(yīng)以及固化 （相變） 等對(duì)絕緣性能的影 響。通常材料由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)有利于材料的絕緣性； 在樹(shù)脂中添加導(dǎo)電成分會(huì)增強(qiáng)其導(dǎo)電性，更會(huì)將絕緣 體變成導(dǎo)體，而多種導(dǎo)體成分的組合更加不利于材料 的絕緣性。因此，普通環(huán)氧涂料的絕緣性是不可靠的， 用其作絕緣保護(hù)層時(shí)，在“一些"時(shí)候絕緣表現(xiàn)是不會(huì)令人滿意的，甚至在“某種條件"下還會(huì)是導(dǎo)電的。
3 高溫高濕環(huán)境對(duì)環(huán)氧涂層絕緣性的影響
高溫高濕環(huán)境是許多產(chǎn)品都會(huì)經(jīng)常遇到的工作環(huán) 境，環(huán)境溫、濕度與涂層的絕緣性能及使用壽命有極其 重要的關(guān)系。高溫會(huì)使環(huán)氧涂層分子內(nèi)部不規(guī)則的布 郎運(yùn)動(dòng)及電子活動(dòng)加劇，此時(shí)環(huán)氧涂層間出現(xiàn)電壓差 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電子流動(dòng)而導(dǎo)電。而隨著溫度的上升，漆 膜熱降解加劇、熱穩(wěn)定性下降，其基本性能逐漸喪失， 絕緣性能也就更差了，以國(guó)際電氣協(xié)會(huì)通過(guò)的絕緣使 用溫度可按 B 級(jí)絕緣材料運(yùn)用。 在濕熱環(huán)境中，在活躍的水分子滲透和“電解"作 用下，環(huán)氧涂料的體積電阻率會(huì)減小，此時(shí)若涂覆層存 在電壓差，分子在環(huán)氧涂層表面及內(nèi)層產(chǎn)生帶電離子 而“帶電"，對(duì)一些處于半導(dǎo)體范疇的環(huán)氧涂層會(huì)因在 高濕環(huán)境下而成為導(dǎo)體，體積電阻率會(huì)減到 106 Ω·cm 以下，相對(duì)而言絕緣環(huán)氧涂層的體積電阻率變化不大， 仍然是絕緣體。
4 試驗(yàn)檢測(cè)
以各色環(huán)氧磁漆（環(huán)氧清漆作為無(wú)色磁漆）為檢 測(cè)對(duì)象，檢測(cè)其體積電阻率，同時(shí)用軍綠色普通環(huán)氧磁 漆與絕緣環(huán)氧漆對(duì)比檢測(cè)其在高潮濕環(huán)境下的體積電 阻率，以檢測(cè)值對(duì)照說(shuō)明環(huán)氧涂料的絕緣性能。檢測(cè)結(jié) 果見(jiàn)表 3 ~ 6。用于檢測(cè)的各環(huán)氧涂料均是市購(gòu)?fù)苛?/span>。氧涂料的絕緣性在一定條件下是不可靠的，使用中應(yīng) 該根據(jù)具體環(huán)境選擇使用。
⑴當(dāng)環(huán)氧涂料在沒(méi)有顏填料時(shí)，比如環(huán)氧清漆（清 漆也有填料，對(duì)絕緣性要求高的產(chǎn)品需要注意）其體積 電阻率可達(dá)到 1012 Ω·cm，為絕緣體。而有顏（填）料的 各色環(huán)氧磁漆，其體積電阻率可減小到 106 Ω·cm 左 右，其檢測(cè)值表明各色環(huán)氧磁漆處于導(dǎo)體與半導(dǎo)體之 間，因此，普通環(huán)氧磁漆存在導(dǎo)電的可能性。
⑵絕緣環(huán)氧磁漆的體積電阻率均達(dá)到 1014 Ω·cm 以上，與普通環(huán)氧磁漆的體積電阻率 106 ~ 1012 Ω·cm 相比，在絕緣性能上大為提高，即便在高濕環(huán)境試驗(yàn)后 檢測(cè)其體積電阻率也有 1013 Ω·cm，因此，要得到良好 絕緣性能的涂層，需要根據(jù)絕緣作用進(jìn)行選擇。在選擇 時(shí)，可以把體積電阻率作為選擇絕緣涂料的參考值，根 據(jù)絕緣需要選擇。
⑶對(duì)處于“半導(dǎo)體"狀態(tài)的各色普通環(huán)氧涂料，常 態(tài)下有一定的絕緣性，但在高濕環(huán)境中試驗(yàn)檢測(cè)，體積 電阻率由 108 ~ 1010 Ω·cm 減小到 105 Ω·cm（或以下）， 絕緣性能明顯下降，因此，在絕緣性要求高的環(huán)境中應(yīng) 選擇絕緣環(huán)氧涂料。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)優(yōu)選隔熱保溫填料和涂料復(fù)配工藝，制備了 隔熱保溫性能優(yōu)良、環(huán)境友好的建筑用隔熱保溫功能 涂料。通過(guò)對(duì)該隔熱保溫涂料涂層隔熱原理分析、性能 檢測(cè)和功能無(wú)機(jī)填料選擇的研究，得到如下結(jié)論： ⑴采用丙烯酸核殼彈性乳液，以空心微珠、金紅石 型鈦白粉、云母及空心硼硅酸鹽等為顏填料制備的隔 熱保溫涂料性能穩(wěn)定、熱反射功能強(qiáng)，耐老化、耐沾污 性強(qiáng)； ⑵涂料性能檢測(cè)結(jié)果表明，該涂料隔熱效果優(yōu)于 某進(jìn)口隔熱涂料、鋁粉涂料、外墻涂料。作為一種夏熱 冬冷地區(qū)建筑物隔熱保溫的重要措施，是一種有效的 節(jié)能方法。
