抗静电剂在塑料中的应用
- 格式:doc
- 大小:243.00 KB
- 文档页数:11
塑料抗静电剂规格
塑料抗静电剂是一种添加剂,可以使塑料制品具有抗静电特性。
在工业、医疗、电子等领域广泛应用。
以下是常见的塑料抗静电剂规格:
1. 外观:无色或淡黄色液体、粉末或颗粒状。
2. 溶解性:可溶于水、醇类、酮类和酯类溶剂。
3. 抗静电性能:电阻率要小于10的10次方欧姆。
4. 添加量:一般为0.5%-5%。
5. 适用塑料:适用于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等塑料。
6. 包装:常见的包装形式有25kg/袋、200L/桶、1000L/桶等。
注意事项:
1. 使用时需按照产品说明书和技术要求进行操作。
2. 存储时应避免阳光直射和潮湿环境。
3. 添加量过多可能会影响塑料的性能。
4. 产品应保存在密封、干燥、清洁的地方,避免杂质的混入。
总之,选择适合的塑料抗静电剂规格对于塑料制品的质量和使用效果都有着重要的作用。
- 1 -。
pe抗静电剂工作原理PE抗静电剂是一种常用的防静电材料,它的工作原理主要是通过改变物体表面的电荷分布,从而达到消除或减弱静电现象的效果。
本文将详细介绍PE抗静电剂的工作原理,并探讨其在实际应用中的意义和局限性。
静电是指物体表面带电的现象,当两个物体接触或摩擦时,其中一个物体会失去或获得电子,从而形成正电荷或负电荷。
静电现象不仅会对人体健康产生影响,还会对电子设备、化工等领域的生产和使用造成困扰。
因此,研究和开发抗静电材料就显得尤为重要。
PE抗静电剂是一种基于聚乙烯(Polyethylene)的化合物,它的主要成分是导电剂和增塑剂。
导电剂能够使聚乙烯表面形成一层导电层,从而改变其电荷分布,减少静电的产生。
增塑剂则可以增加聚乙烯的柔韧性和可塑性,使其更易于加工和使用。
PE抗静电剂的工作原理可以分为两个方面。
首先,导电剂的加入使聚乙烯表面形成导电层,这种导电层能够吸收和分散静电荷,从而减少静电的积累。
其次,导电层能够加速静电荷的释放,使其迅速回归到中性状态。
通过这两个方面的作用,PE抗静电剂能够有效地减少静电现象的发生。
在实际应用中,PE抗静电剂被广泛用于各个领域。
在电子设备制造中,它可以用于防止静电对元器件的损坏,提高设备的可靠性和稳定性。
在化工行业中,它可以用于防止静电引发的火灾和爆炸,保障生产安全。
此外,PE抗静电剂还可以用于防止静电对纺织品、塑料制品等物体的吸附和附着,提高产品的质量和附加值。
然而,PE抗静电剂也存在一些局限性。
首先,它只能减少静电现象的发生,而不能完全消除静电。
因此,在某些对静电敏感的场合,如半导体制造和精密仪器生产等领域,还需要采取额外的措施来进一步减小静电的影响。
其次,PE抗静电剂的使用寿命有限,一般在数年左右。
因此,在长期使用的情况下,需要定期更换抗静电剂,以保证其有效性。
PE抗静电剂是一种常用的防静电材料,其工作原理是通过改变物体表面的电荷分布,减少静电的产生和积累。
抗静电剂P和抗静电剂SN的应用性能及用量溶解性:易溶于水及有机溶剂,具有一定的吸湿性质量标准:棕黄色黏稠膏状物;pH=8~9;,w 6.5%~8.5%应用性能:本品用作塑料制品的抗静电剂。
在纺织工业中作涤纶、丙纶等合成纤维纺丝用的油剂组分之一,可起润滑作用及增强纤维的抗静电性能。
用量:普通为总油剂量15%~10%生产办法:先将C8~C12加入搪瓷或搪玻璃搅拌反应釜,加热熔融后,再在搅拌下冷却至40℃以下,徐徐加入,控制温度在40℃以下。
加完后,升温至(55±2)℃ ,搅拌下保温反应3~3.5h,然后再升温至70℃,投入举行中和,至PH=7~8,待搅拌匀称后,趁热出料包装,即得成品。
2.抗静电剂SN 通用名:抗静电剂SN 化学名:十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐英文名:anstatic agent SN 分子式:C22H48N2O4 相对分子质量:404.62 外观:棕红色油状黏稠液体溶解性:在室温下易溶于水,以及、丁醇、苯、等有机溶剂。
50℃时可溶于、等。
对稀酸和稀碱稳定质量标准:棕红色油状黏稠液体或膏状物;pH=6~8;季铵盐,w60%±5%应用性能:本品用作塑料制品的抗静电剂,可作为、聚乙烯薄膜及塑料制品的静电消退剂。
也用作锦纶、涤纶、氯纶等合成纤维在纺丝、织造时的静电消退剂,具有优良的抗静电效果。
此外还可用作聚丙烯腈的染色均染剂。
本品可与阳离子表面活性剂混用,但不宜与阴离子表面活化剂混用。
用量:普通为纤维总质量的0.2%~0.5%,普通推举用量为塑料质量的0.5%~2%生产办法:在不锈钢反应釜内,先投入溶剂,再加入搅拌溶解。
徐徐加入,控制温度不得超过40℃,加完后,保持45~55℃下反应,向来搅拌到釜内不再产生烟雾为止。
然后密闭反应釜,渐渐升温至80℃左右,抽真空除去空气,再通,置换尽空气后,开头通入,釜内压力控制在0.3MPa 以下,反应温度90~110℃。
加完后,再继续搅拌反应1h。
塑料助剂种类和比例塑料助剂是为了改善塑料加工性能、提高使用效能和降低成本而添加的一类化合物。
根据不同的塑料品种、加工方法和使用条件,所需助剂的种类和比例也有所不同。
以下是塑料助剂的主要种类及比例:1. 稳定剂:稳定剂主要用于延缓和阻止塑料制品在加工、贮存和使用过程中因光、热、氧作用而发生的老化现象。
主要包括热稳定剂、抗氧剂和光稳定剂。
2. 增塑剂:增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性,降低塑料流动温度和硬度,有利于塑料制品的成型。
常用的增塑剂有苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡及樟脑等。
其中,樟脑是最常见的增塑剂。
3. 填料:填料主要用于提高塑料制品的强度、硬度、耐磨性等性能。
常用的填料有碳酸钙、硅藻土、滑石粉等。
填料的比例通常为塑料原料的5%-30%。
4. 润滑剂:润滑剂主要用于降低塑料制品在加工过程中的摩擦系数,减少能耗和延长模具寿命。
常用的润滑剂有硬脂酸、石蜡等。
润滑剂的比例通常为塑料原料的0.1%-5%。
5. 着色剂:着色剂主要用于改变塑料制品的颜色,提高产品的外观质量。
常用的着色剂有炭黑、颜料等。
着色剂的比例通常为塑料原料的0.1%-1%。
6. 抗静电剂:抗静电剂主要用于提高塑料制品的抗静电性能,减少静电积累和消除。
常用的抗静电剂有磷酸酯类、硅油等。
抗静电剂的比例通常为塑料原料的0.1%-5%。
7. 阻燃剂:阻燃剂主要用于提高塑料制品的阻燃性能。
常用的阻燃剂有磷酸酯类、卤素化合物等。
阻燃剂的比例通常为塑料原料的5%-30%。
需要注意的是,以上助剂的比例仅供参考,实际应用中需根据塑料品种、加工方法和使用条件进行调整。
同时,为确保塑料制品的安全性和环保性,选用助剂时应遵循相关法规和标准。
塑料制品加工中的主要助剂及其应用塑料助剂或塑胶助剂又叫塑料增添剂,是聚合物(合成树脂)停止成型加工时为改良其加工性能或为改良树脂自己性能所缺少而必需增添的一些化合物。
比如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔嫩而增添的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要增添发泡剂;有些塑料的热合成温度与成型加工温度十分靠近,不参加热稳固剂就没法成型。
所以,塑料助剂或塑胶助剂在塑料成型加工中据有特别重要的地点。
增塑剂和热稳固剂增塑剂是现代塑料工业最大的助剂种类,对促使塑料工业特别是聚氯乙烯工业的展开起着决策性作用。
凡能和树脂均混淆,混淆时不发生化学变化,但能降低物料的玻璃化温度和塑料成型加工时的熔体黏度,且自己坚持不变,或虽起化学变化但能长久保留在塑料制品中并能变动树脂的某些物理性质,拥有这些性能的液体有机化合物或低熔点的固体,均称为增塑剂。
增塑剂是一类增添聚合物树脂的塑性,给予制品柔嫩性的助剂,也是迄今为止产耗量最大的塑料助剂或塑胶助剂类型。
增塑剂主要用于PVC软制品,同时在纤维素等极性塑猜中亦有广泛的应用。
增塑剂所涉及的化合物类型大概包含邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、磷酸酯和氯化白腊等,尤以邻苯二甲酸酯类最为重要。
聚酯增塑剂由二元酸和二元醇经过缩合反应制得,品种主要有己二酸类聚酯和苯酐聚酯等。
聚酯增塑剂与普往常用的增塑剂最大的不一样在于拥有较大的分子量。
聚酯增塑剂的分子量能够与PVC相当,因此与PVC拥有更好的相容性。
更因为其挥发性低,耐油及耐脂肪族或芬芳族碳氢化合物的抽出,在油漆与橡胶中耐迁徙,且耐老化性能优异,与低分子量增塑剂对比,聚酯增塑剂拥有耐抽出、耐高平和迁徙性小等性能超群的特征,使它享有“永久性增塑剂”之称,是展开较快的一类增塑剂。
若是不加说明,热稳固剂专指聚氯乙烯及氯乙烯共聚物加工所运用的稳固剂。
聚氯乙烯及氯乙烯共聚物属热敏性树脂,它们在受热加工时极易开释氯化氢,从而引起热老化降解反应。
抗静电剂用途1. 什么是抗静电剂?抗静电剂是一种能够减少或消除静电现象的化学物质。
它们通常被添加到各种产品中,以防止静电积聚和相关的问题。
抗静电剂具有一定的导电性或抑制静电的特性,可以改善物体表面的导电性能,从而降低或消除静电现象。
2. 抗静电剂的主要用途2.1 防止静电积聚在许多行业中,静电积聚可能会对产品和生产过程造成严重影响。
在制造和加工塑料、纺织品、化学品和印刷品等物品时,由于摩擦、分离或接触等原因,会产生大量的静电。
这些积聚的静电可能导致设备故障、产品损坏和安全隐患等问题。
通过使用抗静电剂,可以有效地防止这些问题的发生。
2.2 提高材料导电性能某些材料本身具有较差的导电性能,容易产生和积聚大量的静电。
通过添加抗静电剂,可以显著提高材料的导电性能,从而降低静电积聚的风险。
这在一些需要材料具有良好导电性能的应用中尤为重要,如电子器件、防静电地板和防静电涂层等。
2.3 保护产品和设备静电对某些产品和设备可能造成严重损害。
在半导体制造过程中,静电可能引起微小的放电,导致芯片损坏或数据丢失。
通过使用抗静电剂,可以有效地保护这些敏感的产品和设备免受静电的影响。
2.4 提高工作环境安全性在一些特殊环境中,如易燃气体或粉尘密集的场所,静电可能引发火灾或爆炸。
通过使用抗静电剂,可以降低这些灾害发生的风险,提高工作环境的安全性。
2.5 改善人体舒适度在一些纺织品和家具等产品中添加抗静电剂可以减少人体与材料之间的摩擦产生的静电现象。
这不仅可以提高人体的舒适度,还可以避免静电对人体的刺激和不适。
3. 抗静电剂的应用领域3.1 电子行业在电子行业中,抗静电剂被广泛应用于半导体制造、电子器件生产和组装等领域。
它们可以保护敏感的电子元件免受静电损害,并提高产品的质量和可靠性。
3.2 化工行业在化工行业中,抗静电剂被用于处理易燃和易爆物质,以防止静电引发火灾或爆炸。
它们也可以用于防止粉尘积聚和爆炸。
3.3 纺织行业在纺织行业中,抗静电剂常被添加到纤维、织物和服装等产品中,以减少静电产生和积聚。
注塑防静电工艺全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:注塑防静电工艺是一种用于塑料注塑加工的工艺,旨在防止静电产生和积累,保证产品的质量和性能。
静电是一个普遍存在的问题,特别是在塑料注塑加工过程中,容易导致产品的质量问题和安全隐患。
注塑防静电工艺的重要性不容忽视。
静电在塑料注塑加工中的产生主要是由于摩擦和分离带来的。
当注塑机对塑料进行加热、压缩和注射时,塑料料粒子之间会发生摩擦,导致静电的产生。
塑料料与模具表面的分离也会带来静电的产生。
静电的积累会影响产品的外观和表面质量,还可能导致产品的弧光放电和火花放电,对生产过程和操作人员的安全构成威胁。
为了解决注塑过程中的静电问题,可以采取以下几种防静电措施。
选择抗静电性能好的塑料料种。
一些添加了抗静电剂的塑料料种可以有效降低静电的产生,提高产品的表面质量。
调整注塑过程中的工艺参数。
通过合理设置注塑机的压力、温度和速度等参数,可以减少塑料料粒子之间的摩擦和静电的产生。
还可以采取静电消除设备,如静电除尘器、静电消除棒等,将积累的静电及时排除,保证生产的顺利进行。
除了以上几种常见的防静电措施外,还可以考虑在模具表面涂覆抗静电涂层,提高模具的导电性能,从而减少模具与塑料料之间的静电产生。
在注塑过程中,还可以采取局部喷涂抗静电剂或添加导电填料等方法,降低静电的积累。
注塑防静电工艺是一个综合性的工程,需要在材料、工艺和设备等方面进行综合考虑和调整。
只有通过科学合理地设计和调整,才能有效地预防和解决注塑过程中的静电问题,保证产品的质量和安全。
希望通过不断的研究和实践,可以不断完善和提升注塑防静电工艺,为塑料注塑加工行业的发展做出更大的贡献。
【本篇根据用户要求添加文本,并未真实发生】。
第二篇示例:注塑防静电工艺是一种用于注塑加工过程中防止静电产生和消除静电的技术。
静电是在注塑加工中经常会遇到的问题,会导致产品表面产生静电,影响产品外观质量,甚至导致产品损坏。
采取适当的防静电工艺措施对于保证产品质量和生产效率非常重要。
一、什么是抗静电剂,其作用机理和种类如何?抗静电剂是一种可以减轻塑料在加工和使用过程中的静电积累,降低材料表面层电阻率的添加剂。
众所周知,高分子材料一般电绝缘性非常好,但一经摩擦易产生静电,静电压有时可高达数千伏甚至数万伏,由此产生的放电现象可以引起火灾,甚至危及生命安全,因此,有必要消除塑料制品上所带的静电。
(1) 抗静电剂的抗静电机理抗静电剂减少或消除塑料制品表面所带静电的机理主要有以下两类。
1) 增加导电性由于塑料的电绝缘性极好,一旦产生静电,便难以消除、而增加导电性会使电荷难以积聚。
因此,很多抗静电剂中均含有亲水基团,它们可以增加制品表面的吸湿性,形成一种易于导电的导电膜,从而使静电得以减少或消除;另外,离子型抗静电剂可以增加制品表面的离子浓度,也可增加导电性。
增加导电性可以加快电荷的消除,是一类较为主动的抗静电方法。
2) 减小摩擦产生的电量静电是因摩擦而生,是由于其他材料对制品进行摩擦而生成,摩擦力越大,静电积聚越多。
为此,可以增加制品表面的平滑性,降低摩擦因数,也就减少了摩擦力,另外,采用介电常数大的抗静电剂,可增加摩擦体之间的介电性,也可减少因摩擦产生的电量。
(2) 抗静电剂的分类按抗静电剂分子中的亲水基团能否电离,可分为离子型抗静电剂和非离子型抗静电剂,而前者又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型抗静电剂。
由于离子型抗静电剂可以直接利用本身的离子导电性泄漏电荷,是目前应用较多的抗静电剂。
属于子抗静电剂的种类很多,主要品种有:磺酸盐、酸性磷酸酯和中性磷酸酯等,主要在纤维和纺织品上作油剂,整理剂之用。
属于阳离子抗静电剂的品种有:胺盐、季胺盐、烷基咪唑啉等。
它们有优良的抗静电性能,是主要抗静电剂。
两性离子型抗静电剂与阴、阳离子抗静电剂均能配合使用,抗静电性能优良,主要品种有季胺内盐等。
非离子型抗静电剂的效果虽不及离子型,但它热稳定性良好,不易老化。
主要品种有:多元醇、多元醇酯、烷基胺的环氧乙烷加合物等。
抗静电剂市场发展现状概述静电是由于物体与其他物体之间的电荷不平衡造成的现象。
在许多工业和商业领域中,静电产生的问题对操作和设备造成了很大的影响。
为了解决这个问题,抗静电剂被广泛使用。
本文将对抗静电剂市场的发展现状进行探讨。
抗静电剂的工作原理抗静电剂是能够帮助物体保持电中性或减少静电的化学物质。
它们可以通过不同的机制来发挥作用,例如吸湿、离子化和导电。
•吸湿:抗静电剂可以通过吸湿来帮助物体保持湿润,从而减少静电的产生。
它们通常含有一些具有吸湿性的化学物质,如聚醚类化合物或氯化钾。
•离子化:抗静电剂中的化学物质可以释放出离子,这些离子可以中和周围环境中的静电电荷,从而减少静电的产生。
•导电:抗静电剂中的化学物质具有良好的导电性能,可以帮助电荷在物体表面上流动,从而防止静电的积聚。
抗静电剂市场的发展现状市场规模和增长趋势抗静电剂市场在过去几年中取得了显著的增长,并预计在未来几年中将继续保持增长。
根据市场研究公司的报告,全球抗静电剂市场的规模在2019年达到了X亿美元,并预计到2025年将增长至Y亿美元。
这主要归因于工业和商业领域对抗静电剂需求的增加以及新技术和创新的引入。
应用领域抗静电剂广泛应用于许多领域,包括电子、塑料、纺织、化工、医疗和汽车等。
其中,电子和塑料行业是抗静电剂市场的主要应用领域。
•电子行业:随着电子产品的快速发展,抗静电剂在电子行业中的应用越来越重要。
抗静电剂可以用于制造电子元件、半导体和电路板,以确保产品的可靠性和稳定性。
•塑料行业:塑料制品在许多领域中都有广泛应用,但塑料制品常常容易产生静电,给操作和使用带来不便。
抗静电剂可以被添加到塑料中,以减少或消除静电,提高产品的质量和可靠性。
主要市场参与者在抗静电剂市场上,存在着一些主要的市场参与者,包括化学公司、制药公司和材料制造商等。
以下是几个主要的市场参与者:•公司A:该公司是全球领先的抗静电剂供应商,在电子和塑料行业都有强大的市场份额。
抗静电剂在塑料中的应用在现代工业生产及日常生活中,静电危害往往造成重大损失和灾难。
防止聚合物表面产生静电的方法主要有空气离子化法、加湿法、金属接触放电法、辐射线法、导电物质导入法、表面形成吸湿膜法、化学处理变性法及应用抗静电剂等。
其中,主要应用于塑料制品使用过程中的是掺入导电物质和添加抗静电剂。
加入的导电物质一般为金属粉或金属短纤维、导电炭黑、导电聚合物短纤维等,能使制品具有良好的导电性(表面电阻率<106Ω)或抗静电性(表面电阻率在106~108Ω之间)。
金属化合物的抗静电效果较好,但是价格较高,普通制品承受不了。
目前应用最多的抗静电方式是添加抗静电剂。
抗静电剂是一种能防止产生静电荷,或能有效地消散静电荷的以表面活性剂为主体的化学添加剂。
使用抗静电剂的方式是在制品表面涂覆或内添加。
从抗静电性能的检测和评价指标表面电阻率可用于区分抗静电材料和导电材料的区别,如表1所示:表1 导电材料和抗静电材料的表面电阻率/Ω(23℃,RH50%)导电材料静电消散材料抗静电材料绝缘材料<106106~108108~1012>1012<106106~109109~1012>1012<106106~108108~1013>1013目前就导电、抗静电材料的分界线说法不一,导电材料与静电消散材料之间的界限为105或106Ω,静电消散材料与抗静电材料之间的界限为108或109Ω,抗静电材料与绝缘材料之间的界限为1012或1013Ω。
美国是抗静电剂最大生产和消费国,主要采用羟乙基化脂肪胺、季铵盐化合物、脂肪酸酯类抗静电剂,用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯等。
欧盟也是生产和消费抗静电剂的主要地区,所用抗静电剂中50%为羟乙基化脂肪胺,25%为脂肪烃磺酸盐,25%为季铵盐和脂肪酸多元醇酯。
日本多用非离子型和阳离子型抗静电剂,其中20%用于PVC,30%用于PP。
我国抗静电剂发展较快,主要是塑料工业用高效无毒抗静电剂、合成纤维工业用高效多功能抗静电剂及表面处理剂。
一、影响抗静电效果的因素1.分子结构和特征基团性质及添加量抗静电剂的效果首先取决于它作为表面活性剂的基本特性――表面活性。
表面活性与分子中亲水基种类、憎水基种类、分子的形状、分子量大小等有关。
当抗静电剂分子在相界面上作定向吸附时,就会降低相界面的自由能及水和塑料之间的临界接触角。
这种吸附作用,不仅与基体的性质有关,而且还与表面活性剂的性质有关。
根据极性相似规则,表面活性剂分子的碳氢链部分倾向与高分子链段接触,极性基团部分倾向与空气中的水接触。
高分子材料作为疏水材料,抗静电剂在其表面的主要作用就是形成规则的面向空气中的水的亲水吸附层。
在空气湿度相同的情况下,亲水性好的抗静电剂会结合更多的水,使得聚合物表面吸附更多的水,离子电离的条件更充分,从而改善抗静电效果。
通过质子置换,也能发生电荷转移。
含有羟基或氨基的抗静电剂,可以通过氢键连成链状,在较低的湿度下也能起作用。
在干燥的空气环境中,若要求塑料制品成型之后立即发挥抗静电性,采用多元醇单硬脂酸酯抗静电剂非常有效。
图1给出了以上两种类型的抗静电剂的典型应用实例。
只有在相对湿度50%的环境中贮存一段时间之后,聚丙烯中的羟乙基烷基胺才表现出最佳的抗静电效果,而且受湿度的影响非常大。
硬脂酸单甘油酯在加入之后立即产生抗静电效果且不受湿度的影响,但是随着贮存时间的延长,其作用效果明显下降。
图1抗静电特性随时间变化(1mm厚PP注塑板)R0―表面电阻;t―时间1-无抗静电剂;2-0.5份单硬脂酸甘油酯;3-0.15份羟乙基烷基胺(C12~C14)当的添加剂组合可以使高玻璃化转变温度聚合物具有更好的抗静电效果。
单硬脂酸甘油酯和羟乙基烷基胺复合使用可以使表面积较大的聚烯烃产品,如取向膜迅速发挥抗静电效果,而且具有长期持续的效用(见图2)。
图2 1mm厚注塑的装饰用板盘中不同抗静电剂之间的协同效应R0―表面电阻;t―时间1-无抗静电剂;2-甘油单硬脂酸酯0.5份;3-羟乙基烷基胺(C12~C14)0.15份4-甘油单硬脂酸酯0.35份+羟乙基烷基胺0.15份加型抗静电剂效果决定于添加剂向塑料制品表面的迁移速率。
当塑料制品表面被一层连续的导电层覆盖时,电荷的衰减才达到最佳。
抗静电剂的分子量太高,不利于它向高聚物表面迁移;分子量太低,耐洗涤性和表面耐摩擦性不佳。
通常抗静电剂的分子量比高聚物分子量小得多。
加入低分子量物质可能会使高聚物材料的物理机械性能恶化。
为了减少这种不良影响,抗静电剂的一般添加量为0.3%~2.0%。
抗静电剂的添加量还视制品用途而异。
CMC(临界胶束浓度)值是表面活性剂表面活性的一种量度。
CMC值越小,表面活性剂达到表面(界面)吸附的浓度越低,或形成胶束所需浓度越低,因此抗静电性的起效浓度也越低。
不同结构的抗静电剂添加量不同,并且随制品形式的不同而不同。
添加量有一个范围。
过低,抗静电效果不明显,过高,会影响材料的物理机械性能。
薄膜、片材等薄制品的添加量较少,厚制品的添加量则相对较多。
抗静电剂与聚合物的相容性遵循极性相近相容原理。
高分子材料都具有长碳链结构,多属非极性树脂,有的具有极性端基,增强了极性。
抗静电剂同时具有憎水基(非极性)和亲水基(极性)。
一般憎水基碳链越长,与聚合物的相容性越好。
亲水基若极性很强,则与聚合物的相容性不好;若极性较弱,则亲水吸附性较差。
相容性太好,抗静电剂不易迁出,达不到抗静电效果;相容性不好,迁出太快,持效期太短,影响长期使用。
因此在设计和使用抗静电剂时需要考虑上述因素,通过实验筛选抗静电剂的品种及最佳使用量。
2.基材树脂除表面活性剂的结构和性能外,抗静电性还与高聚物的结构、玻璃化温度、结晶性能、介电常数及表面性能等有关。
表面性能中除表面形状、多孔性等以外,最主要的是表面能或表面张力。
在选择涂覆型抗静电剂时,抗静电剂的表面张力应等于或小于被涂覆高聚物固体的临界表面张力,才能得到良好的铺展润湿和粘附效果。
表2列出了一些高聚物的临界表面张力σC。
表2某些高聚物的σC(20℃)高聚物σC/mN?m-1聚四氟乙烯18聚乙烯31聚苯乙烯33聚氯乙烯39聚偏氯乙烯40涤纶43锦纶6646此外,基材树脂的结构、结晶度和取向度(伸长率)、密度、孔隙率对抗静电效果也具有较大影响。
抗静电剂只能存在于高聚物的非晶区域,并在其中活动。
聚合物分子链的规整性越好,越容易结晶;结晶度越大,密度越大,则非结晶区越小,抗静电剂可活动的区域越小,致使其向外迁出困难。
对于聚烯烃,加入抗静电剂的LDPE在加工后很快就显现抗静电效果并达到平衡。
HDPE 呈现一定滞后,而PP则很慢才出现抗静电效果(见图3)。
由图还可清楚看到,羟乙基烷基胺类抗静电剂分子链越长,迁移越慢,且抗静电效果随加工方法的不同而不同。
图3 抗静电剂链长(羟乙基烷基胺)和聚烯烃结构对抗静电效果的影响R0―表面电阻;t―时间1-LDPE;2-PP;3-HDPE;4-PP+0.15份羟乙基烷基胺(C18);5-PP+0.15份羟乙基烷基胺(C12~C14);6-HDPE+0.15份羟乙基烷基胺(C18);7-LDPE+0.15份羟乙基烷基胺(C18);8-LDPE+0.15份羟乙基烷基胺(C12~C14)高聚物的玻璃化转变温度会直接影响抗静电剂分子向表面迁移。
玻璃化温度低的高聚物,在室温下其链段能“自由”运动。
这种运动能促进链段周围的抗静电剂分子迁移至表面。
玻璃化温度高的高聚物,在室温下链段处于“冻结”状态,不利于抗静电剂分子迁移。
3.其它添加剂的影响高聚物材料加工时,往往要添加一些稳定剂、颜料、增塑剂、润滑剂、分散剂或阻燃剂等助剂。
这些添加剂与抗静电剂的相互作用也会对抗静电效果产生很大影响。
例如阴离子型稳定剂会与阳离子型抗静电剂形成复合物,从而降低各自的效果。
润滑剂通常能很快迁移到高聚物表面上,抑制了抗静电剂的转移。
若润滑剂分子层覆盖在抗静电剂分子层上,会使抗静电剂表面浓度降低,显著影响抗静电效果;有时由于润滑剂的影响,也会促进抗静电剂向表面转移。
增塑剂会增加大分子链间的距离,使分子运动更为容易,提高了高聚物的孔隙率,有利于抗静电剂向制品表面迁移发挥抗静电作用。
有些增塑剂会降低高聚物的玻璃化温度,也可使抗静电剂的效果增大。
抗静电剂与各种添加剂的影响大小,事先很难预测,目前大多数是通过实验来选用最合适的抗静电剂和用量。
分散剂、稳定剂及颜料等无机添加剂,一般都有较强的吸附能力,使抗静电剂难以迁移到表面上,对抗静电剂的扩散迁移具有反作用,抗静电效果会变差。
大多数无机添加剂都是细小的微粒,具有较大的表面积,易吸附抗静电剂,使其不能有效地发挥抗静电作用。
颜料微粒则容易富集在抗静电剂周围,影响其向外扩散。
例如,相同抗静电剂浓度的ABS中加入二氧化钛后,抗静电作用降低。
不同无机填料的吸附性不同,对抗静电效果发挥的影响也不一样。
此外,高聚物组分中的弹性体也会使抗静电剂的效能变差。
例如在聚丙烯与橡胶的复合材料中,发现抗静电剂富集在橡胶组分周围,使其难于迁移到表面。
4.加工过程的影响聚合物制品的加工方式最终会影响制品中高分子链的规整程度、结晶度、结晶形态及有序化程度。
若高聚物在熔融状态下成型后,立即在低于其玻璃化温度的室温下进行冷却,抗静电剂就很难扩散到制品表面,从而没有足够的抗静电效果。
若制品在高于玻璃化温度的温度下冷却,由于大分子链段运动有助于抗静电剂扩散,这样不仅制品能呈现出足够抗静电效果,而且即使用摩擦或水洗除去表面上的抗静电剂,也能较迅速恢复其抗静电效果。
5.环境的影响添加型抗静电剂发挥抗静电效果大多是靠吸附水作为离子的电离场所来进行导电,因此空气湿度的大小将对抗静电效果产生较大的影响。
表3显示了塑料的表面电阻率与环境相对湿度的关系。
表3 塑料的表面电阻率(ρs)与相对湿度(RH)的关系原料名称表面电阻率,ρs/ΩR.H.30%R.H.60%R.H.90%聚苯乙烯>5×1016>5×1016>5×1016聚乙烯>5×1016>5×1016>3×1010聚甲基丙烯酸甲酯>5×1016>5×10167×1015乙基纤维素>5×1016>5×10163×1015氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物>5×1016>3×10152×1011尿素树脂>5×1016>9×10142×1012聚酰胺>5×101610141013三聚氰胺>5×101510141013酚醛树脂>7×1014>5×10142×1013聚烯烃的抗静电效果随湿度的变化关系见图4。