絕大多數高分子材料具有優良的電絕緣性能：低電導率、低介電損耗、高擊穿強度，加之其它優良而獨特的物理、化學性能和加工性能，長期以來在電工技術領域中作為絕緣體得到了廣泛的應用。其中樹脂作為高分子中廣泛使用的一種，在擁有電絕緣性能的同時還兼具優良的機械性能和耐腐蝕性能，在建筑材料、電子電器、航空航天、石油化工等鄰域中均有廣泛應用。

由于樹脂材料有比較低的介電常數，透波率高，且其FRP復合材料具有輕質高強的特點，因此率先在雷達罩和天線罩領域獲得了大量應用。為了提高雷達的精度，要求雷達罩的透波率越高越好，而透波率越高則要求材料的介電常數越低。高分子材料的極性是影響材料介電常數的主要因素，高分子極性越強，極化程度越大，則介電常數越高。書中將聚合物的介電常數根據極性強弱進行了一個簡單的分類。

在103Hz的交變電場中，非極性的聚乙烯PE ε=2.3, 聚丙烯PP ε= 2.2，聚四氟乙烯PTFE ε﹤2.1，弱極性的聚苯乙烯PS ε= 2.4-2.6，中極性的聚酯樹脂PET ε=3.1-3.8。我們通用的不飽和聚酯樹脂是由類似PET的短聚酯分子鏈和苯乙烯單體的混合溶液，固化后形成相互交聯的立體結構，去除合成中使用的微量金屬元素和樹脂基體及固化劑中水分的影響，其介電常數因介于PS和PET之間，實際情況中加入了水分、微量金屬離子等影響因素，UP樹脂固化后的介電常數一般在3.0-3.8之間。

UP樹脂介電常數的主要影響因素有如下幾點：

1.  苯乙烯的含量：

苯乙烯的含量越高則樹脂的介電常數越低，因為更多的苯乙烯意味著固化后樹脂體系內的低介電常數的PS組分增加，是的樹脂體系的介電常數降低；

2.  水分的含量：

小分子水在電場作用下會發生運動，降低樹脂體系的介電常數，樹脂體系中的水分主要是從2方面產生，第一個方面是合成過程中酯化脫水的少量殘余水分，一般UP樹脂的水分含量為800-1000ppm，這個微量的水分無法除去；第二個方面是樹脂固化時添加的固化劑帶入的水分，在UP樹脂的應用中，90%以上的客戶使用的是MEKP的固化體系，常用MEKP的水分含量在12%左右，樹脂中正常添加1-2%的固化劑，樹脂體系中則會引入1200-2400ppm的水分含量，而采用BPO粉末的固化體系，水分含量相當低，采用此固化體系的UP樹脂的介電常數就會比較低，但固化劑的儲存及工人的施工會更加危險和復雜。

3.  樹脂固化度：

樹脂固化度越高則介電常數越低，UP樹脂的固化是個長期的過程，我們通過實驗發現，在室溫25℃的條件下，采用華昌公司的通用UP樹脂9708為例，其凝膠時間為30min，2h后放熱結束回復到室溫，其巴氏硬度達到25，宏觀表現為比較高的硬度，但其固化度只有90%，在微觀層面，在不飽和聚酯和苯乙烯的交聯網絡中還有很多的小分子由于交聯網絡的位阻效應，還沒有交聯到分子鏈中，這些小分子更容易受到電場的作用，使樹脂的介電常數提高，通過實驗發現，在30天的時間內，樹脂的固化度會逐漸從90%慢慢的升高到98%，之后的增長則會非常緩慢。根據時溫等效原理，我們通常會將UP樹脂在高溫下進行后固化，快速提高樹脂的固化度，從而降低樹脂體系中小分子的量，使得樹脂體系的介電常數更低，通過實驗發現，經過2h的100℃后固化，9708樹脂澆鑄體的介電常數從3.6降低到3.3（103Hz）。

樹脂較低的介電強度、優良的絕緣性能使其在絕緣鄰域和通訊鄰域得到了廣泛的應用。而在微電子和石化領域，其絕緣的特性導致在生產過程中產生靜電積聚的問題，如果不能將靜電及時傳導出去，則會發生爆炸等危險事故。

因此在微電子領域中需要對樹脂進行導靜電改性，制備出導電膠。樹脂型導電復合材料常用于防靜電、電磁波屏蔽等，在航空材料中用于飛機抗靜電郵箱、一些飛機內電氣元件，在電子電氣領域用于電子廠房的導靜電地坪涂料，在石油化工中用于油罐防腐導靜電涂料。

目前，石油是我國的主要能源之一，伴隨著我國石油化工工業的迅速發展，人們對于石油及化工產品的需求越來越大，金屬儲藏罐也日益增多。然而，油品在運輸、儲存過程中由于原油中含有少量水分和含硫化合物，對金屬材料會發生腐蝕，進而會發生泄露和污染。

防腐蝕保護對于降低石油儲存成本至關重要。樹脂涂層是保護金屬材料免受腐蝕。涂層的使用是最受歡迎的方法之一，約90%的金屬表面覆蓋有保護涂層。有機涂層的保護效果非常好，這是因為它們的厚度相對較薄（厚度范圍為5-250μm）。同時，我們還需要考慮涂層的導電性。油品在金屬儲罐中容易產生靜電積聚導致安全隱患，據統計油罐內靜電造成的燃爆事故較嚴重，約占石油化工靜電災害事故的1/2。雖然有機涂層是保護金屬基材免受腐蝕的理想選擇，但它們可能不適合石油儲罐的保護，會引起靜電積聚導致安全隱患。因此，具有優異抗腐蝕性能的樹脂涂料能夠在防腐蝕的同時，進行導靜電改性，可以將積聚的靜電及時導出以避免發生災害事故，是目前的迫切需要。

根據導電原理可將導靜電防腐涂料分為本征型和添加型兩種。本征型導靜電防腐涂料是指以本征型導電聚合物為成膜物質所制成的導電涂料，無需添加導靜電材料。由于導電高分子的種類較少，合成和施工難度較大，因此本征型導靜電防腐涂料的開發和應用尚處于研究和探索階段；而添加型導電涂料的基體樹脂本身不導電，需要加入一定質量的導電填料（如聚吡咯、石墨、導電炭黑、碳纖維、導電金屬粉等）來提高樹脂的導靜電性能，其制備工藝相對簡單，導電填料種類多樣，成本較低，兼具良好防腐性能，已被廣泛應用在油罐內壁防腐導靜電中。

儲油罐是油田、煉油廠、油庫及加油站的重要設備，其安全長久運行一直備受國家重視。油品在運輸、儲存、加注過程中會因摩擦產生靜電，若不及時導出積聚的靜電，當放電能量達到可燃油品蒸汽與空氣混合物的爆炸極限時，隨時可能發生靜電起火、甚至爆炸，給國家財產、生態環境和人身安全帶來極大威脅。因此國家石化總局頒布了多項標準和技術規范，對石化領域導靜電材料的使用性能提出了明確指標要求，主要標準規范如下：

GB 13348-2009中規定當油罐內壁采用導靜電型防腐蝕涂料時，應采用本征型導靜電防腐涂料或者使用非碳系的淺色添加型導靜電涂料。

碳系材料是目前使用最廣泛的導電填料，其導電性能優異，價格低廉，主要包括炭黑、石墨、碳纖維、碳化硅等。

為什么國標里要求使用非碳系的導靜電涂料呢，因為在制定這個標準之前油罐普遍用的是碳黑或者石墨來做導靜電添加劑，使用此類材料制作后，油罐內壁顏色深、氣泡多，且碳黑和石墨對樹脂的固化有強烈的阻聚作用，導致樹脂材料固化不完全，使得漆膜不耐油品的腐蝕從而導致脫落。進而會污染油品，同時也給修補造成了一定的困難，所以根據當時的實際情況就建議使用非碳系的淺色導電材料。

石墨和炭黑的表面主要以羧基、酚羥基、內酯基、醌型含氧基以及芳環上的氫的形式存在。

表1 石墨的元素組成

從圖1可以看出，CNT和石墨/炭黑一樣表面具有大稠環芳烴結構，而芳香族稠環化合物具有一種特殊的性能，就是其及強的自由基捕捉能力，如圖2所示。

圖1 炭黑和石墨表面的基團模型

由于大稠環芳烴結構極強的自由基捕捉能力，使其成為許多活性中心的抑制劑，尤其是其表面醌型含氧基的存在，對乙烯基單體聚合反應起到阻聚或緩聚作用，它能吸收過氧化物分解出的活性自由基及其引發的聚合物自由基，生產更穩定的低活性化合物，阻止乙烯基單體的鏈增長，使樹脂在聚合過程中形成大量的小分子，尤其在接觸空氣的表面阻聚作用更明顯，使樹脂固化不完全，導致發粘現象的發生。

圖2 捕捉自由基的反應

所以石墨粉和炭黑對樹脂有明顯的阻聚作用，隨著用量的增加，樹脂的凝膠時間變長（GT）變長，固化時間（△t）延長，放熱峰（PEAK）降低。其對△t的影響比GT更大，當過氧化物用量減少時，對樹脂的阻聚作用更明顯。當石墨粉添加量為2%，固化劑M50添加量為2%時，MFE 711的 GT延長了將近1倍，而△t延長了2.5倍。當固化劑M50添加量為1.5%時，MFE 711的 GT延長了將近1.6倍，而△t延長了6.5倍。

但隨著碳納米管和石墨烯等新材料的出現，由于本身的結構優勢，可以在添加量更少的同時，對樹脂基體起到增強作用，當和碳纖維配合使用時，可以進一步降低體系的表面電阻率，可以從102~109，CNT的添加量在0.3%以下時就可以達到很好的導靜電效果，同時對樹脂基體的固化性能影響減少。

表2 CNT對MFE 711澆注體表面電阻率的影響

通用乙烯基酯樹脂澆鑄體的表面電阻率在1015左右，而我們的復合CNT的MFE 711系列阻燃乙烯基酯樹脂的表面電阻率降低到105，有效的增加樹脂的導電性，與石墨粉/炭黑相比，達到相同的導電性，CNT的添加量只需要石墨/炭黑用量的10%，減少填料了對樹脂強度的影響，并能簡化施工工藝。

表3 CNT對MFE 711的FRP復合材料力學性能的影響

注：MFE 711的FRP復合材料均采用手糊工藝和3層450g/m2短切氈的鋪層結構制作而成，其含膠量約為70%

MFE711樹脂復合CNT后其FRP復合材料的拉伸強度少量提升，彎曲強度提高10%-15%，壓縮強度提高15%-25%，沖擊強度提高10%-20%。從表中數據可以看出碳納米管的增強效果比較明顯。

在MFE 711體系加入0.25%的CNT同時配合添加1%的短切碳纖維后，樹脂體系的表面電阻率可以降低到2.5*103Ω。

通過實驗可以發現在MFE 711乙烯基酯樹脂體系中加入極少量的CNT就能大大降低電阻率。其添加量只有石墨粉的1/10就可以滿足導靜電的國標要求，同時通過添加短切碳纖維，形成半連續的復合導電網絡，可以進一步降低樹脂體系的表面電阻率，達到103Ω，是比較好的樹脂導靜電改性方法。