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抗静电剂

2012-02-01   浏览次数:638

  抗静电剂

  广义地讲,能防止或消除塑料表面静电的添加剂均称为抗静电剂。

  塑料通常具有很离的电绝缘性,是电的不良导体,在其加工,贮运和使用过程中,由于受到挤压和摩擦的作用,往往容易产生和积累很高的静电。给塑料制品的使用带来不利和危害。要防止静电的产生和积累,就需要使塑料制品表面具有一定的导电性,能使静电电荷迅速有效地泄漏。

  一种较早和广泛使用的,便塑料制品表面具有导电性的方法是表面金属化,即采用电镀、喷涂、粘贴等方法使塑料表面复合上一层金属导体。

  另一种方法是填充法,即在塑料基体中加人导电性填料而使其达到导电的目的,这些导电性填料包括炭黑、石墨、金属粉末、金属箔片、金属纤维、金属盐、金属氧化物和碳纤维等。这些导电性填料能赋予塑料优异的和永久性的杭静电效果,但由于价格太贵或对塑料性能改变太大等原因,除炭黑和石墨外,常用于需要高导电性(如电磁波屏蔽、电场屏蔽等)或需要特殊性能的场合。

  炭黑和石墨,尤其是炭黑,被广泛用于抗静电塑料的制备,它具有扰静电效果优良,待久稳定,价格低廉,且对塑料有补强效果等优点。但其主要缺点是颜色单一,生产环境差。习惯上,常把它们归入具有导电功能的填料类。

  目前人们所说的扰静电剂主要是加人树脂中或涂复在塑料制品表面以防止高分子材料产生静电危害的一类化学添加剂。抗静电剂的作用是将高分子材料表面层的电阻降到109Ω以下,从而减轻离分子材料在加工、贮运和使用过程中的静电积累。抗静电剂大都是一些表面活性剂,它们的抗静电机理主要是下述4种作用中的一种或多种:

  (1)增加制品表面的吸水性。形成一个单层水分子导电膜;

  (2)增加制品表面离子浓度,增加离子导电性;

  (3)增加摩擦接触面间的相对介电常数,增加其介电性;

  (4)增加制品表面平滑性,降低摩擦系数,减少静电产生。

  理想的抗静电剂应具备以下条件:

  (1)抗静电效果好、持久并稳定;

  (2)耐热性好,在塑科加工条件下不受热分解;

  (3)不明显影响塑料的加工性能和使用性能;

  (4)与塑料具有一定的相容性和适当的渗出速率;

  (5)不与其他助剂产生对抗效应;

  (6)无毒、无臭、无污染;

  (7)价格低廉。

  评价抗静电剂抗静电效果的方法主要有三种。一是塑料的表面电阻或表面电阻率;二是侧定摩擦后的带电状况;如电量、电压及其衰减;三是电压衰减的半衰期。

  常用的抗静剂分类方法有:

  (1)根据使用方法的不同。抗静电剂可以分为外部抗静电剂和内部抗静电剂两类。外部抗静电剂是通过喷涂、浸涂、刷涂等方法将杭静电剂溶液涂覆于制品表面,这种方法简便实用,见效快,但容易因擦洗而失效。因而只能提供暂时或短期的抗静电效果。内部抗静电剂是将其在配料或成型过程中加人塑料中,均匀分散在制品内部,一且表面被擦洗掉后,内部又会继续渗出,维持其抗静电效果,因而具有持久性,是目前使用抗静电剂的主要方式。有许多抗静电剂可以兼做内外两用。

  (2)根据化学结构的不同,抗静电剂又可以分为硫酸衍生物、磷酸衍生物、胺类、季铵盐、咪唑啉和环氧乙烷衍生钧等。

  (3)根据抗静电剂中亲水基能否电离的怕况又可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型。

  1)阴离子型 属于该类型的主要包括硫酸衍生物、磷酸衍生物以及高相对分子质量的聚丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸、马来酸酐与其它不饱和单体的共聚物的盐等。这类抗静电剂耐热性、抗静电效果均较好,但不适宜透明及浅色制品,多用于聚苯乙烯、聚烯烃和PVC等。磷酸酯盐有较大毒性。

  2)阳离子型 属于该类型的主要有季铵盐、烷基咪唑啉和胺盐等,其中以季铵盐最重要,但有较大毒性。它们抗静电性能优良,对塑料有较强的附着力。但耐热性差,易受热分解,更适宜于外部抗静电用途,多用于pvc

  3)两性离子型 这种类型主要包括季铵内盐、两性烷基咪唑啉盐和烷基氮基酸等。在一定条件下可具有阴离子和阳离子抗静电剂的双重作用,同时也可以和其它阴离子或阳离子配合使用。两性离子型扰静电剂耐热性好,与塑料附着力也较强,抗静电效果良好,适宜于尼龙、聚烯烃、abs等塑料。

  4)非离子型 非离子型抗静电剂的主要品种有多元醇和多元醇酯、醇或烷基酚的环氧乙烷加合物、胺或酞胺的环氧乙烷加合物等。它们的抗静电效果较差,用量需较大,但热和化学稳定性好,主要作为内部抗静电剂使用,适宜于ABS,、聚烯烃、PVC等塑料,其中又以烷基胺的环氧乙烷加合物使用最广。

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