抗靜電專題

編者按:眾所周知,塑料具有較好的電絕緣性能,因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。但塑料表面的高電阻率往往使其容易產(chǎn)生靜電積累,從而引起吸塵、電擊或火花放電等不良現(xiàn)象,不利于塑料制品的加工和使用。如塑料薄膜加工過程中常因靜電而發(fā)生卷曲和黏附,電子計(jì)算機(jī)及其他電子產(chǎn)品因使用塑料殼體所帶來的靜電損害等等。輕則出現(xiàn)各種質(zhì)量問題,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起燃燒或爆炸等惡性事故。因此,塑料的抗靜電問題已經(jīng)引起人們的高度重視。塑料的抗靜電處理方法很多,如機(jī)械法、濕度調(diào)節(jié)法和物理化學(xué)改性法等。由干前兩種方法受設(shè)備或環(huán)境條件的制約,因此目前普遍采用添加抗靜電劑的化學(xué)改性方法,即將抗靜電劑加入到樹脂中或涂于塑料表面,從而降低塑料制品的表面電阻率,減輕或消散塑料在加工和使用過程中的靜電積累。論壇里面的抗靜電復(fù)合材料版塊已經(jīng)有很多壇友進(jìn)行了深入討論,現(xiàn)將一部分帖子整理如下,供讀者參考。我刊今后將不定期將“中塑互聯(lián),http:// bbs.ourp las.cn”上優(yōu)秀的帖子整理刊發(fā),敬請(qǐng)讀者關(guān)注。

問:客戶的要求很模糊,沒有指定PP的表面電阻率達(dá)到什么數(shù)量級(jí),而是一句簡(jiǎn)單的防止表面積灰,不知道表面電阻率達(dá)到多少可以達(dá)到客戶的要求?目前,我生產(chǎn)的產(chǎn)品表面電阻率為1011～1012Ω,體積電阻率為1014Ω·m。

答:防止表面積灰這個(gè)要求太模糊,而且從理論上說僅僅依靠降低電阻率實(shí)現(xiàn)不了防止表面積灰,金屬的電阻率低,可時(shí)間長(zhǎng)表面照樣積灰。只能是在有靜電的狀況下能夠消除靜電,不產(chǎn)生吸附作用。

一般而言,PP的表面電阻率達(dá)到109～1011Ω,就能防止灰塵與基材有較大附著力,且容易清理。但是溫度、濕度對(duì)表面電阻率的影響很大,不同的溫度、濕度下測(cè)試結(jié)果是不同的,所以要考慮季節(jié)和地區(qū)來掌握抗靜電劑的添加量。

同時(shí),還要考慮防靜電產(chǎn)品的時(shí)效性及其對(duì)環(huán)境的依賴性。大部分遷移性抗靜電劑的有效時(shí)間比較短,并且在濕度比較低的時(shí)候效果差,會(huì)影響產(chǎn)品的力學(xué)性能,如炭黑及表面活性劑類抗靜電劑對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能都有比較大的影響。在電子包裝領(lǐng)域中,還要考慮抗靜電劑的潔凈程度,要求低析出。因此,根據(jù)產(chǎn)品的用途,選用合適的抗靜電劑。

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問:生產(chǎn)抗靜電阻燃PP,抗靜電效果為不吸塵即可,但要求在125℃下干燥14d后,制品表面不發(fā)黏,且不變黃,請(qǐng)問添加哪種抗靜電劑較好?

答:普通抗靜電劑的使用溫度一般不超80℃。在125℃下干燥14 d后制品不發(fā)黏,必須采用永久性抗靜電劑,一般要添加10～20份才能滿足要求。常規(guī)的離子型、非離子型、遷移性抗靜電劑都不適用。制品烘干14 d后,需要一段時(shí)間來吸收空氣中的水分,從而達(dá)到抗靜電的效果,所以遷移性抗靜電劑不滿足使用要求。永久性抗靜電劑雖然能達(dá)到要求,但是其成本非常高。如果制品是黑色的,可以考慮使用導(dǎo)電炭黑。

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問:BOPP薄膜的加工或使用過程中,由于薄膜間的摩擦而產(chǎn)生靜電作用,會(huì)吸附空氣的灰尖或其他污染物,不僅影響到薄膜表面的美觀,而且在使用過程中也會(huì)發(fā)生相互黏結(jié),影響正常生產(chǎn),如何才能消除靜電?BOPP薄膜都可以采用哪幾種抗靜電劑?

答:在BOPP薄膜的加工過程中要加入抗靜電劑或抗靜電母料可降低并消除靜電。抗靜電劑種類很多,按化學(xué)結(jié)構(gòu)來區(qū)分,有陽離子型抗靜電劑、陰離子型抗靜電劑、非離子型抗靜電劑和高分子導(dǎo)電型抗靜電劑4種。其中高分子型永久抗靜電劑可分為聚醚型和離子型。聚醚型包括聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚醚酯酰胺、PEG、PEEA和丙烯酸甲酯等;離子型包括季銨鹽基甲基丙烯酸酯共聚物等。與低相對(duì)分子質(zhì)量的表面活性劑類抗靜電劑相比,高分子型抗靜電劑有抗靜電效果且持效期長(zhǎng),發(fā)揮抗靜電作用快,對(duì)空氣的相對(duì)濕度依賴性小等優(yōu)點(diǎn)。

BOPP薄膜中抗靜電劑的添加量要依據(jù)抗靜電劑的分散度來定,分散度高,可以相對(duì)添加少一些;分散性差,就要多加一些。同時(shí),抗靜電劑的選擇及加入量與生產(chǎn)薄膜品種、厚度、季節(jié)等有關(guān),添加量的多少可通過實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)薄膜表面電阻或靜電半衰期得出。

如果是平膜和熱封膜,可以選用ASPA 2-446和ASP-3200;如果是煙膜可以選用AST-1000;如果要同時(shí)具備爽滑功能和抗靜電功能的話,平膜可選用ASPA-2485;熱封膜可選用 FASPS-2950,添加量一般為2%～3%。

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問:阻燃PC/ABS中加入少量的非永久性抗靜電劑之后,其阻燃性能大幅度下降,由 V-0級(jí)變?yōu)椴蛔枞?。阻燃劑為無鹵阻燃體系,抗靜電劑是烷基磺酸鹽類,屬于表面遷移型,用量為2%。請(qǐng)問這是什么原因造成的?如何才能在保證阻燃性能的前提下提高材料的抗靜電性能?

答:可能的原因及解決方案如下:(1)抗靜電劑的用量2%不算多,估計(jì)是與阻燃劑發(fā)生了反應(yīng),可以試試其他抗靜電劑,如碳納米管,只需要添加2%～3%就可以達(dá)到需要的效果,而且對(duì)阻燃性能沒有影響; (2)烷基磺酸鈉本身的可燃性不強(qiáng),阻燃性能下降的原因可能是烷基磺酸鈉成為了碳源;(3)可能是抗靜電劑形成了貫穿網(wǎng)絡(luò);(4)PC/ABS的無鹵阻燃估計(jì)是采用了四苯基(雙酚A)二磷酸酯(BDP)和四苯基間苯二酚二磷酸酯(RDP),抗靜電劑烷基磺酸鹽類會(huì)促進(jìn)BDP和RDP的分解。

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問:生產(chǎn)中采用的磺酸鹽類抗靜電劑的熔點(diǎn)較低,只有50℃,在擠出機(jī)一區(qū)就熔化了,導(dǎo)致堵料,堵在下料口處的粒子全部結(jié)成塊,不知各位在使用抗靜電劑時(shí)有沒有出現(xiàn)類似的情況,如何解決?

答:解決方案主要有:(1)改用抗靜電母料;(2)可能是潤滑不夠,適當(dāng)增加潤滑劑用量;(3)將進(jìn)料區(qū)的溫度適當(dāng)降低一些;(4)可以加入少量的填料。

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問:抗靜電劑從聚合物內(nèi)部向表面的遷移速率如何確定?與哪些因素有關(guān)?

答:抗靜電劑從聚合物內(nèi)部向表面遷移的速率取決于很多因素,包括:(1)抗靜電劑與聚合物材料之間的相對(duì)親和性。助劑與高分子之間親和性越差,則遷移速率就越快;(2)聚合物的結(jié)晶度。聚合物的結(jié)晶度越高,抗靜電劑從中遷移的速率就越慢;(3)聚合物中的助劑含量。某些助劑會(huì)吸收抗靜電劑;(4)抗靜電劑的用量。用量越大,遷移速率越大;(5)溫度。溫度越高,遷移速率越大;(6)抗靜電劑與聚合物之間必須有一種可控制的相容性?？轨o電劑通過向聚合物表面的遷移降低表面的電阻,同時(shí)也會(huì)從空氣中吸濕。如果一種抗靜電劑與聚合物相容性過好,則它就不會(huì)發(fā)生遷移。如果它與聚合物根本不相容,則它遷移得就太快,太頻繁,從而導(dǎo)致聚合物表面有太多油脂。

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問:生產(chǎn)的抗靜電劑PE-LD膜,在夏天會(huì)出現(xiàn)膜面發(fā)白現(xiàn)象,疑似抗靜電劑析出,請(qǐng)問怎么解決?

答:產(chǎn)品最好先進(jìn)行析出測(cè)試,一般通過測(cè)試的產(chǎn)品即使在夏天也不析出,測(cè)試方法可以參照增塑劑析出測(cè)試辦法。

造成膜面發(fā)白的原因可能是單甘油酯析出,建議適當(dāng)減少單甘油酯的添加量,或者加一些填充料進(jìn)去,因?yàn)樘畛淞夏軌蛭詹糠挚轨o電劑,但加入量要適當(dāng),否則會(huì)弱化抗靜電效果。同時(shí),天氣溫?zé)釙r(shí)應(yīng)該酌情減少抗靜電劑的加入量,不相容的部分容易析出。

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問:選用烷基磺酸鈉作為PS片材的抗靜電劑,抗靜電效果時(shí)有時(shí)無,濕度小,效果就比較差,如何提高靜電效果的穩(wěn)定性?

答:普通的抗靜電劑與使用環(huán)境的濕度有很大關(guān)系,為了使抗靜電效果穩(wěn)定可以選用永久性抗靜電劑。烷基磺酸鈉抗靜電劑的作用機(jī)理在于遷移、吸水、形成導(dǎo)電膜。因此,不同材料中抗靜電劑的用量是不一樣的,抗靜電效果的持續(xù)時(shí)間也不一樣,同樣半衰期的長(zhǎng)短也不一樣。短期抗靜電效果可以通過噴抗靜電溶液來達(dá)到效果。如果需要比較長(zhǎng)效抗靜電就需要添加抗靜電劑了。永久性抗靜電劑的作用機(jī)理不是依靠析出到制品表面吸收空氣中的水分來達(dá)到抗靜電的作用,而是由于聚合物結(jié)構(gòu)的原因起到抗靜電作用,不會(huì)因?yàn)榭諝鉂穸?、季?jié)變化而影響抗靜電作用的效果。芬蘭Premix公司在這方面的研究很成熟,產(chǎn)品應(yīng)用也已經(jīng)十分廣泛。

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