（中国科学院成都有机化学研究所，成都，Tel：028-85228839）

一、项目背景

随着技术的进步、经济的发展和人们生活水平的提高，静电的危害也日益突显出来。近10余年来，由于静电的干扰和危害(如引起电子电器设备的误操作)引起无数次事故，造成了重大的经济损失，特别是石油储罐，由于对防静电处理认识不足和重视不够，曾发生过严重的火灾爆炸事故。

导静电涂料是近年来迅速发展起来的一种功能性涂料，主要用于消除静电的危害。由于生产设备简单、施工方便、成本低廉等特点，导静电涂料得到了广泛使用。

导电功能体是导静电涂料重要组成成分。传统的导电功能体有炭黑、石墨、银、铜、铝、镍金属粉末，但这些导电功能体均有一定缺陷而在应用时受到限制。导电炭黑或石墨呈黑色，导电性较好，但着色力强、较难分散，尤其制品颜色很黑，容易吸收太阳光或红外光引起发热膨胀。各种金属粉末导电性虽强，但除银以外，铝、镍、铜粉末易氧化，耐腐蚀性差。故迫切希望开发颜色浅、导电性好、化学稳定性高、成本低的导电功能体。

半导体氧化物导电功能体（主要体系是二氧化锡掺杂其它金属氧化物的半导体粉末）在20世纪80年代由德国、法国、日本、美国等研制成功且部分实现了商品化。但由于制造成本高，半导体氧化物本身的比重也较大，使其推广应用受到限制。

导电云母粉是以价廉、质轻的云母粉作为基底或芯材，在其表面包覆一层或几层化学性能稳定、耐腐蚀性强、电导率高的导电物质，如云母片包覆掺杂氧化锑的氧化锡薄膜。它有以下的优点而受到重视。

（1）       比重小：云母的比重为2.8，比金属及半导体氧化物轻得多，当包覆量为40％时，其比重为3.6，不到半导体氧化物的一半。这既降低了单位体积所需添加的质量百分比，又减少了填料在有机介质的沉降倾向，同时在树脂基料中更易分散；

（2）       导电性能好和永久性：云母颗粒成片状，比表面积大，有利于在树脂中的分散及相互接触。它的体积电阻率可达到40W·cm。同时半导体氧化物的特性决定其导电的永久性；

（3）       化学性能稳定：用该复合材料制成的防静电涂料，漆膜经过长期的浸泡试验表明，涂层在5％硫酸、5％氢氧化钠、油品(柴油、汽油、煤油)、二甲苯溶剂、沸水、盐水、盐雾等条件下无变化，显示良好的耐腐蚀性；

（4）       颜色可调：导电云母粉有其浅色调的优点，通过与其他颜料的配用，可以获得各种不同颜色的防静电涂料。它独有的明亮效果，使其非常适用浅色或彩色的涂料配方；

（5）       使用方便，适用范围广：可将复合导电云母粉视为一种特殊颜料或填充料，无需改变涂料的制备工艺，只要将其均匀分散在涂料基料中即可制得满意的防静电涂料，体积电阻率在10⁴-10⁶W·cm之间。适用树脂种类广，如：环氧、聚氨脂、丙烯酸、氯化橡胶、乳胶漆等。

用导电云母粉制备的浅色或彩色导静电涂料，近年来在多个领域得到广泛运用。主要用在微电子、通讯、计算机、精密仪器等制造业；化学工业的防爆易燃车间；医疗、食品卫生洁净厂房；石油化工储运设备、电子仪器塑料外壳等。

导电云母粉有巨大的市场需求。以石油储罐用导静电涂料为例， 在近5年内，储油罐用高性能导静电涂料对导电云母粉的总需求量达6万吨，价值近45亿元人民币。

我国目前导电云母粉的生产厂家均参照国外20世纪80年代的专利技术生产产品，但在云母粉予处理上省略了包覆SiO₂层的技术环节，因此产品质量不高，体积电阻率一般在100W·cm左右，颜色较深，且分散性能不理想。同时还存在产量偏小的问题。

我们在研制导电云母粉时发现，包覆掺杂P的半导体氧化物可获得性能更为优良的导电云母粉，其体积电阻率在50W·cm以下，产品颜色更浅，适宜在更多的领域作为导电功能体使用。同时在基体材料云母粉中引入球型SiO₂，阻止了云母片之间片与片的叠合，使最终的复合导电云母粉具备了更好的分散性能，添加量在10%（v/v）左右就能达到良好的导静电效果。

建设导电云母粉生产线，可充分利用我国丰富的云母矿和锡矿资源，变资源优势为经济优势，不但能获得良好的经济效益，也将大力促进我国导电功能体生产技术的进步，促进导静电涂料等下游产品的升级换代，促进导静电涂料行业的技术进步，产生重大的社会效益。  

二、技术路线与技术特色

中国科学院成都有机化学研究所以直径<15mm的云母片和<5mm的球形SiO₂为基体材料，首先通过超声分散技术使云母片与球形SiO₂在反应介质中均匀离散，控制好反应介质的组成、温度和反应时间，一次性在云母片和球形SiO₂表面包覆一层纳米厚度掺杂P的半导体SnO₂，经煅烧处理而获得浅灰色复合导电云母粉。

本项目的技术关键在于云母片均匀离散、掺杂P的半导体SnO₂均匀牢固地包覆于云母片表面以及控制煅烧温度的均匀性。

本项目通过超声分散、基体的表面活化、包覆速度控制等手段解决了相应技术关键，保证了基体材料的充分分散，SnO₂均匀、牢固地包覆于基体材料上，并控制适宜的干燥及煅烧工艺，确保了包覆层的牢度、导电性以及最终产品的优良分散性。

     本项目的技术特色在于：（1）球形SiO₂的添加，避免了云母片之间的相互叠加，可使云母片更容易滑动和分散；（2）通过掺杂P，获得了色调更浅的半导体SnO₂包覆层。

三、社会、经济与生态效益

导电云母粉作为导电功能体，可用于制造导电或导静电塑料、涂料以及电磁波屏蔽复合材料等，可广泛用于汽车加油管、石油管道、贮油罐、电子设备、仪表舱、飞机雷达罩表面，也可用于装饰性要求较高的计算机房、仪器仪表室及食品和医药行业无尘车间的地坪、墙面，以避免火灾及其他事故的发生，有着巨大的市场需求。以石油储罐用导静电涂料为例，我国目前拥有石油储罐11800座，平均每座储油罐需导静电涂料8吨，折合成导电云母粉约0.8吨。我国正在落实“增加石油储备，确保能源安全”的战略，石油储备能力将成倍增加。如达到一般发达国家石油储备水平（3个月储备量，我国仅15天），将要增加储油罐60000多座。在近5年内，储油罐用高性能导静电涂料将有大量需求，对导电云母粉的总需求量6万吨，价值约45亿元人民币。

本项目的实施，将会为市场提供高性能导电云母粉，大大降低导电云母粉的市场价格，同时能变资源优势为经济优势，带动地方经济的发展。

本项目各工艺排放点只要采取一般措施，即可符合环境保护要求。

四、技术经济指标

    技术指标：

抗化学性：耐酸、碱及有机溶剂，无氧化性
       热稳定性：800°C以下稳定, 阻燃
       粒径：≤20μm
       密度：< 3.6g/cm³
       吸油量：70ml/100g
       颜色：浅灰色
       粉体体积电阻率：≤50W.cm

    经济指标：

    ≤15μm云母粉生产成本  6,000元/吨

导电云母粉生产成本    50,000元/吨
年产1000吨导电云母粉，销售额7500万元，利税2500万元。
　　有关专家指出，这种简单的碳纳米管生产设备可直接运用于工业生产，也可用于生产连接地球和月球之间的运输线。

资料来源自 “中科时代纳米网”