抗靜電劑對(duì)軟質(zhì)聚氯乙烯電學(xué)性能的影響

張浙冰，鄭玉嬰

（福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州350108）

抗靜電劑對(duì)軟質(zhì)聚氯乙烯電學(xué)性能的影響

張浙冰，鄭玉嬰*

（福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州350108）

在聚氯乙烯（PVC）/鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）中加入抗靜電劑SAS93、抗靜電劑SN、導(dǎo)電炭黑、乙炔炭黑等助劑，采用熔融共混法制備了抗靜電軟質(zhì)PVC片材；采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、高絕緣電阻測(cè)量?jī)x、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡研究了抗靜電劑種類和組分對(duì)PVC片材的力學(xué)性能、體積電阻、表面電阻及形貌的影響。結(jié)果表明，添加0.5份的抗靜電劑SAS93或SN均可使復(fù)合材料的體積電阻和表面電阻快速下降到107～108Ω；與SAS93相比，SN對(duì)軟質(zhì)PVC的硬度影響基本一致，SN對(duì)復(fù)合材料的拉伸性能影響更大；在軟質(zhì)PVC中添加20份的乙炔炭黑或?qū)щ娞亢跁r(shí)才能達(dá)到體積電阻和表面電阻為107～108Ω的效果；在添加30份乙炔炭黑或?qū)щ娞亢跁r(shí)，軟質(zhì)PVC的體積電阻和表面電阻下降到103～104Ω；添加20份乙炔炭黑或?qū)щ娞亢跁r(shí)，復(fù)合材料的表面電阻和體積電阻發(fā)生突變，即該炭黑的逾滲閾值為20份。

抗靜電性能；軟質(zhì)聚氯乙烯；乙炔炭黑；導(dǎo)電炭黑；抗靜電劑

0 前言

目前，PVC制品以硬質(zhì)制品為主，其中PVC樹脂消費(fèi)量占總消費(fèi)量的59.83%，軟質(zhì)制品占總消費(fèi)量的32.88%，其他制品占總消費(fèi)量的7.29%［1］。目前的研究以硬質(zhì)抗靜電PVC為主，而對(duì)軟質(zhì)抗靜電PVC的研究較少。

當(dāng)前市場(chǎng)上通用的抗靜電劑可分為表面活性劑型抗靜電劑和填充型導(dǎo)電性材料兩大類。表面活性劑型抗靜電劑材料在一些抗靜電設(shè)計(jì)中具有重要作用，它的分子結(jié)構(gòu)決定了抗靜電劑的一些重要性能，如極性和遷移性［2］。按照抗靜電劑的表面活性劑分子中的親水基能否電離及離子化特征，可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型和兩性型抗靜電劑。軟質(zhì)PVC中常用的內(nèi)部抗靜電劑有陽(yáng)離子型季銨鹽和非離子型抗靜電劑，含量在0.1%～2%以內(nèi)?？轨o電劑SN為帶有酰胺結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子季銨鹽表面活性劑，分解溫度在180℃以上?？轨o電劑SAS93為比較常用的非離子型抗靜電劑，分解溫度在300℃以上。

炭黑作為其中一種填充型導(dǎo)電性材料，在復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和制備方面有著重要作用，其結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、導(dǎo)電性能等因子決定它的抗靜電效果及其他一些性能。Feng等［3］、郭晶晶等［4］、鄭強(qiáng)等［5］以炭黑作為抗靜電劑，利用逾滲理論［6-10］，研究和制備了較可靠的抗靜電材料和導(dǎo)熱材料。逾滲理論是解釋填充型導(dǎo)電聚合物的諸多理論中最為廣泛接受的一種。該理論的中心內(nèi)容是當(dāng)系統(tǒng)的成分或某種意義上的密度變化達(dá)到一定值（稱為逾滲閾值）時(shí)，在逾滲閾值處系統(tǒng)的一些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生尖銳的變化，即在逾滲閾值處，系統(tǒng)的一些物理現(xiàn)象的連續(xù)性會(huì)消失。逾滲閾值是炭黑填充復(fù)合型導(dǎo)電聚合物的一個(gè)重要參數(shù)，該值越低，說(shuō)明所用的炭黑越有效，較少的炭黑填充量就能獲得所需的導(dǎo)電性能［11-12］。

本文選擇增塑劑含量為50份的軟質(zhì)PVC作為主要研究對(duì)象，以表面活性劑型抗靜電劑和炭黑作為抗靜電劑制備軟質(zhì)PVC，并對(duì)軟質(zhì)PVC的力學(xué)性能、體積電阻（Rv）、表面電阻（Rs）及形貌結(jié)構(gòu)［13］進(jìn)行了分析對(duì)比，以便合理設(shè)計(jì)抗靜電軟質(zhì)PVC的配方。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PVC樹脂，SG-3，河南聯(lián)創(chuàng)化工有限公司；

增塑劑（DOP），一級(jí)品，純度≥99%，愛(ài)敬（寧波）化工有限公司；

復(fù)合穩(wěn)定劑，GT301，福建冠通塑料科技有限公司；

紫外線吸收劑，UV-531，上海石化西尼爾化工科技有限公司；

乙炔炭黑，C111，廣州泓暢化工科技有限公司；

導(dǎo)電炭黑，T6601，青州市中遠(yuǎn)化工有限公司；

抗靜電劑，SAS93，德國(guó)科萊恩公司；

抗靜電劑，SN，南通展億化工有限公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

高速混合機(jī)，SHR-10A，滁州市興邦機(jī)械制造廠；

開放式煉膠機(jī)，KX-160-320，江都市新真威試驗(yàn)機(jī)械有限責(zé)任公司；

平板硫化機(jī)，QLB-63T，江都市新真威試驗(yàn)機(jī)械有限責(zé)任公司；

微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，CMT4204-20 kn，深圳市新三思材料檢測(cè)有限公司；

轉(zhuǎn)矩流變儀，XSS-300RS，上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；

肖氏硬度計(jì)，TH200-（HA），北京時(shí)代之峰科技有限公司；

高絕緣電阻測(cè)量?jī)x，ZC-90Z，上海遠(yuǎn)中電子儀器廠；

場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM），SUPRA 55 SAPPHIRE，德國(guó)卡爾蔡司公司。

1.3 樣品制備

PVC抗靜電復(fù)合材料的制備：采用熔融共混法，首先稱取100份的PVC、50份的DOP、5份的復(fù)合穩(wěn)定劑和0.5份的紫外吸收劑，變量為表面活性劑型抗靜電劑（0～3份）或炭黑（0～30份），利用轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行混煉處理，混煉時(shí)間約為10 min，3段溫度分別設(shè)置為165、165、170℃，得到樣品；樣品在室溫下放置24 h，然后將樣品在170℃、10 MPa下用平板硫化機(jī)將樣品壓制成厚度為2 mm的PVC片材，片材在空氣中放置24 h后，即可得到最終樣品。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)按GB/T 1040—2006測(cè)試材料的拉伸性能，拉伸速率為50 mm/min，測(cè)試溫度為（23± 2）℃；

采用高絕緣電阻測(cè)量?jī)x按MT 113—1995測(cè)試材料的Rv和Rs，測(cè)試電壓為500 V，測(cè)試溫度為（23± 2）℃；

采用肖氏硬度計(jì)按GB/T 2411—2008測(cè)試材料的肖A硬度，測(cè)試溫度為（23±2）℃；

采用FE-SEM進(jìn)行物質(zhì)形貌分析，加速電壓為5、10 k V。

2 結(jié)果與討論

2.1 電學(xué)性能分析

由圖1可以看出，隨著抗靜電劑的加入，復(fù)合材料的Rs曲線呈快速下降的趨勢(shì)，抗靜電能力增強(qiáng)。當(dāng)SAS93的含量上升到0.5份時(shí)，復(fù)合材料的Rs從1011Ω快速下降到109Ω，繼續(xù)添加SAS93（1.0～2.5份），復(fù)合材料的Rs維持在108Ω，當(dāng)SAS93為3.0份時(shí)，復(fù)合材料的Rs下降到107Ω。當(dāng)SN含量上升到0.5份時(shí)，復(fù)合材料的Rs從1011Ω急速下降到108Ω，繼續(xù)添加SN至1.0份，復(fù)合材料的Rs維持在108Ω，當(dāng)SN含量為1.5～3.0份時(shí)，復(fù)合材料的Rs下降到107Ω。SAS93和SN均可使軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的Rs在較少含量（0.5份）時(shí)快速變小，即其逾滲閾值為0.5份，此時(shí)其Rs分別為109Ω和108Ω。從圖1可以看出，抗靜電劑含量大于0.5份時(shí)，隨著抗靜電含量的增加，曲線整體比較平緩，復(fù)合材料的Rs下降不明顯。

圖1 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的Rs與抗靜電劑含量的關(guān)系Fig.1 Surface resistance of the soft PVC composites against ASA loadings

由圖2可以看出，隨著表面活性劑型抗靜電劑的加入，Rv曲線呈快速下降的趨勢(shì)，軟質(zhì)PVC與抗靜電劑的共混體系Rv下降明顯，抗靜電能力增強(qiáng)，在添加1.0份后，曲線較為平坦，復(fù)合材料的Rv下降不明顯。當(dāng)SAS93含量上升到0.5份時(shí)，復(fù)合材料的Rv從1011Ω快速下降到108Ω，繼續(xù)添加SAS93至3.0份，復(fù)合材料的Rv維持在108Ω；在軟質(zhì)PVC中添加SN，含量在0.5份時(shí)，復(fù)合材料的Rv從1011Ω急速下降到107Ω，繼續(xù)添加至3.0份，復(fù)合材料的Rv維持在107Ω；SAS93和SN均可使軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的Rs在較少的含量（0.5份）時(shí)快速變小，即其逾滲閾值為0.5份，此時(shí)其Rv分別為108Ω和107Ω。

由圖1和圖2可以看出，PVC/SN復(fù)合材料的Rs與PVC/SAS93復(fù)合材料的Rs相比，低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，直至添加3.0份后才在同一數(shù)量級(jí)別；PVC/SN復(fù)合材料的Rv與PVC/SAS93復(fù)合材料的Rv相比，低了1個(gè)數(shù)量級(jí)；故綜合判定在相同情況下，SN的抗靜電效果優(yōu)于SAS93的。

圖2 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的Rv與抗靜電劑含量的關(guān)系Fig.2 Volume resistance of the soft PVC composites against ASA loadings

由圖3可以看出，隨著炭黑含量的增加，Rs曲線呈下降趨勢(shì)，PVC/炭黑共混體系Rs下降，抗靜電能力增強(qiáng)。當(dāng)炭黑含量較低時(shí)，曲線較為平坦，復(fù)合材料的Rs下降不明顯；當(dāng)炭黑含量達(dá)到某一臨界值時(shí)，復(fù)合材料的Rs急劇下降，在曲線上形成一個(gè)突變區(qū)，在這個(gè)區(qū)域，炭黑含量的微小變化均能引起復(fù)合材料Rs的明顯下降，這就是所說(shuō)的逾滲區(qū)間。在軟質(zhì)PVC中添加乙炔炭黑，當(dāng)乙炔炭黑從5份增至15份時(shí)，復(fù)合材料的Rs在1010～1011Ω波動(dòng)，當(dāng)乙炔炭黑為20份時(shí)，Rs從1010Ω突變?yōu)?07Ω，相差3個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)乙炔炭黑為25份時(shí)，Rs從107Ω下降到105Ω，當(dāng)乙炔炭黑為30份時(shí)，Rs從105Ω下降到104Ω，依據(jù)逾滲理論，判定20份為乙炔炭黑在該基礎(chǔ)配方體系下Rs值對(duì)應(yīng)的逾滲閾值，此時(shí)復(fù)合材料的Rs為107Ω。在軟質(zhì)PVC中添加導(dǎo)電炭黑，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為5～15份時(shí)，復(fù)合材料的Rs從1011Ω快速下降為108～109Ω，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為20份時(shí)，Rs從108Ω急速突變?yōu)?05Ω，相差3個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為25份時(shí)，Rs從105Ω下降為104Ω，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為30份時(shí)，Rs從104Ω下降為103Ω，依據(jù)逾滲理論，判定20份為導(dǎo)電炭黑在該基礎(chǔ)配方體系下Rs值對(duì)應(yīng)的逾滲閾值，此時(shí)復(fù)合材料的Rs為105Ω。

圖3 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的Rs與炭黑含量的關(guān)系Fig.3 Surface resistance of the soft PVC composites against CB loadings

由圖4可以看出，隨著炭黑含量的增加，Rv曲線呈下降趨勢(shì)，PVC/炭黑共混體系的Rv下降，抗靜電能力增強(qiáng)。當(dāng)炭黑含量較低時(shí)，曲線較為平坦，復(fù)合材料的Rv下降不明顯。在軟質(zhì)PVC中添加乙炔炭黑，當(dāng)乙炔炭黑為5～15份時(shí)，復(fù)合材料的Rv從1011Ω緩慢下降至1010Ω，當(dāng)乙炔炭黑為20份時(shí)，Rv從1010Ω突變?yōu)?06Ω，相差4個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)乙炔炭黑為25份時(shí)，Rv從106Ω緩慢下降到105Ω，當(dāng)乙炔炭黑為30份時(shí)，Rv從105Ω下降到103Ω，依據(jù)逾滲理論，判定20份為乙炔炭黑在該基礎(chǔ)配方體系下Rv值對(duì)應(yīng)的逾滲閾值，此時(shí)復(fù)合材料的Rv為106Ω。在軟質(zhì)PVC中添加導(dǎo)電炭黑，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為5～15份時(shí)，復(fù)合材料的Rv從1011Ω快速下降至108～109Ω，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為20份時(shí)，Rv從108Ω急速突變?yōu)?04Ω，相差4個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為25份時(shí)，Rv維持在104Ω，當(dāng)導(dǎo)電炭黑為30份時(shí)，Rv從104Ω下降到103Ω，依據(jù)逾滲理論，判定20份為導(dǎo)電炭黑在該基礎(chǔ)配方體系下Rv值對(duì)應(yīng)的逾滲閾值，此時(shí)復(fù)合材料的Rv為104Ω。

圖4 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的Rv與炭黑含量的關(guān)系Fig.4 Volume resistance of the soft PVC composites against CB loadings

從圖3和圖4可以看出，隨著炭黑含量的升高復(fù)合材料的Rv和Rs值逐步降低，提高了產(chǎn)品的抗靜電性能。使用導(dǎo)電炭黑的復(fù)合材料的Rv和Rs比乙炔炭黑的制品至少低1個(gè)數(shù)量級(jí)，故綜合判定在相同情況下，導(dǎo)電炭黑的抗靜電效果優(yōu)于乙炔炭黑。

2.2 力學(xué)性能分析

從圖5可以看出，隨著抗靜電劑SAS93含量從零增加到3.0份，軟質(zhì)PVC/SAS93復(fù)合材料的肖A硬度在68～71之間波動(dòng)，變化不明顯；在軟質(zhì)PVC中添加0～3.0份抗靜電劑SN時(shí)，復(fù)合材料的肖A硬度在69～72之間波動(dòng)，影響較小。

從圖6可以看出，隨著抗靜電劑SAS93含量從零增加到3.0份，軟質(zhì)PVC/SAS93的拉伸強(qiáng)度在7.09～7.56 MPa之間波動(dòng)，變化不大。在軟質(zhì)PVC中添加0～3.0份抗靜電劑SN時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度在7.62～11.51 MPa之間變化，拉伸強(qiáng)度呈先逐步上升后逐漸趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。

圖5 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的肖A硬度與抗靜電劑含量的關(guān)系Fig.5 Shore hardness of the soft PVC composites against ASA loadings

圖6 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與抗靜電劑含量的關(guān)系Fig.6 Tensile strength of the soft PVC composites against ASA loadings

由圖5和圖6綜合判定得出，相對(duì)于SAS93，SN對(duì)復(fù)合材料的拉伸性能影響更為優(yōu)異，可優(yōu)先選用。

從圖7可以看出，在軟質(zhì)PVC中添加0～30份乙炔炭黑時(shí)，復(fù)合材料的肖A硬度曲線從69呈線性上升趨勢(shì)，直到90，說(shuō)明復(fù)合材料的硬度變化與含量成正比關(guān)系，乙炔炭黑含量越高，硬度值越大；在軟質(zhì)PVC中添加0～30份導(dǎo)電炭黑時(shí)，復(fù)合材料的肖A硬度曲線呈上升趨勢(shì)，材料變硬，說(shuō)明硬度隨著導(dǎo)電炭黑含量的增加同步增加，兩者成正比關(guān)系，導(dǎo)電炭黑含量越大，硬度值越大。

從圖8可以看出，在軟質(zhì)PVC中添加0～30份乙炔炭黑時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐步上升，在乙炔炭黑含量達(dá)到15份時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到13.94 MPa的峰值，繼續(xù)添加乙炔炭黑，拉伸強(qiáng)度逐步下降，當(dāng)乙炔炭黑含量為30份時(shí)，拉伸強(qiáng)度下降至11.05 MPa，可說(shuō)明乙炔炭黑在添加初始階段對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度有補(bǔ)強(qiáng)作用，超過(guò)一定值對(duì)材料的性能有反作用。當(dāng)導(dǎo)電炭黑含量為20份時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到13.7 MPa的峰值，繼續(xù)添加導(dǎo)電炭黑，拉伸強(qiáng)度逐步下降；當(dāng)導(dǎo)電炭黑含量為30份時(shí)，拉伸強(qiáng)度下降至10.37 MPa，說(shuō)明導(dǎo)電炭黑在添加初始階段對(duì)產(chǎn)品的強(qiáng)度有補(bǔ)強(qiáng)作用，超過(guò)一定值對(duì)材料的性能有反作用。結(jié)合圖7、圖8，乙炔炭黑和導(dǎo)電炭黑對(duì)于復(fù)合材料硬度的變化曲線和拉伸強(qiáng)度的變化曲線重合度比較接近，故判定兩者對(duì)于制品的力學(xué)性能影響較為一致。

圖7 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的肖A硬度與炭黑含量的關(guān)系Fig.7 Shore hardness of the soft PVC composites against CB loadings

圖8 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與炭黑含量的關(guān)系Fig.8 Tensile strength of the soft PVC composites Against CB loadings

2.3 FE-SEM分析

炭黑的結(jié)構(gòu)性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來(lái)表示的。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱為高結(jié)構(gòu)炭黑。目前常用吸油值表示其結(jié)構(gòu)性，吸油值越大，炭黑的結(jié)構(gòu)性越高，容易形成空間網(wǎng)絡(luò)通道，而且不易破壞。高結(jié)構(gòu)炭黑的顆粒細(xì)，網(wǎng)狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質(zhì)量的顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。從圖9可以看出，導(dǎo)電炭黑和乙炔炭黑兩者的平均粒徑相差8 nm左右，結(jié)合導(dǎo)電炭黑的基本參數(shù)如氮吸附比表面積（515 m2/g）和吸碘值（575 g/kg）遠(yuǎn)大于乙炔炭黑的氮吸附比表面積（114 m2/g）和吸碘值（145 g/kg），導(dǎo)電炭黑比乙炔炭黑的結(jié)構(gòu)性更高，使得導(dǎo)電炭黑對(duì)軟質(zhì)PVC的電學(xué)性能優(yōu)于乙炔炭黑。

圖9 炭黑的FE-SEM照片F(xiàn)ig.9 FE-SEM of CB

圖10 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的FE-SEM照片F(xiàn)ig.10 FE-SEM of the cross sectional of the soft PVC composites

從圖10（a）可以看到，不含乙炔炭黑的軟質(zhì)PVC復(fù)合材料中，其截面上光滑整潔，整片的PVC匯聚在一起清晰可見(jiàn)，沒(méi)有連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，故該軟質(zhì)PVC的Rv和Rs都是高的。從圖10（b）可以看到，含10份乙炔炭黑的軟質(zhì)PVC/炭黑復(fù)合材料中，材料截面上開始有離散的海島狀的炭黑積聚成團(tuán)，炭黑團(tuán)依舊被PVC分子隔開，是孤島結(jié)構(gòu)，還沒(méi)有形成炭黑導(dǎo)電通路，故電阻值下降緩慢。從圖10（c）可以看到，含20份乙炔炭黑的軟質(zhì)PVC/炭黑復(fù)合材料中，材料截面上均勻地分散著炭黑粒子，以炭黑積聚鏈團(tuán)的形式存在，炭黑團(tuán)之間已經(jīng)部分連接，在此質(zhì)量份炭黑情況下，樣品的Rv和Rs發(fā)生突變，可以判定顆粒和通過(guò)正在開始逐步形成炭黑導(dǎo)電通路。從圖10（d）可以看到，含30份乙炔炭黑的軟質(zhì)PVC/炭黑復(fù)合材料中，材料截面上均勻地分散著微小致密的炭黑鏈團(tuán)炭黑粒子，炭黑鏈團(tuán)之間可以清晰地看到已經(jīng)連接在一起，炭黑分布的更加密集，基本上形成了炭黑的導(dǎo)電通路，降低了復(fù)合材料的電阻值。由于納米粒子間的團(tuán)聚現(xiàn)象使炭黑在聚合物基體中的分散性變差，導(dǎo)致炭黑對(duì)基體的增強(qiáng)效果下降，可由圖8的拉伸強(qiáng)度的變化曲線中的峰值變化來(lái)印證。

從圖11（a）可以看到，含30份乙炔炭黑的軟質(zhì)PVC/炭黑復(fù)合材料中，在20000倍的倍率下，比圖10（d）中2000倍率下可以更加清晰地看到炭黑在軟質(zhì)PVC復(fù)合材料中的存在形式，炭黑以一個(gè)個(gè)鏈團(tuán)聚集體的形式存在，并通過(guò)鏈團(tuán)鏈接在一起形成導(dǎo)電通路，從而降低了復(fù)合材料的電阻值。從圖11（b）可以看到，含30份導(dǎo)電炭黑的軟質(zhì)PVC/炭黑復(fù)合材料中，比30份乙炔炭黑的軟質(zhì)PVC/炭黑復(fù)合材料中的炭黑分子更密集，滲透在PVC基體材料中，使得炭黑分子之間連在一起形成導(dǎo)電通路打通，結(jié)合PVC/導(dǎo)電炭黑電阻值低于PVC/乙炔炭黑的電阻值，可以得出導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)更好，抗靜電效果更佳。

圖11 軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的FE-SEM照片F(xiàn)ig.11 FE-SEM of the cross sectional of the soft PVC composites

3 結(jié)論

（1）炭黑以聚集體的形式均勻地分布于PVC中，隨著炭黑含量的不斷增加，炭黑鏈團(tuán)之間的導(dǎo)電通路越來(lái)越清晰，隨之得到Rv和Rs越來(lái)越小的制品；添加結(jié)構(gòu)性越高的導(dǎo)電炭黑獲得的抗靜電效果比結(jié)構(gòu)性較低的乙炔炭黑好；

（2）當(dāng)PVC/乙炔炭黑＝100/20時(shí)，該軟質(zhì)PVC/乙炔炭黑復(fù)合材料的Rv和Rs發(fā)生突變，電學(xué)性能大幅度提高，20份乙炔炭黑為在該配方體系下的逾滲閾值；當(dāng)PVC/導(dǎo)電炭黑＝100/20時(shí)，該軟質(zhì)PVC/導(dǎo)電炭黑復(fù)合材料的Rv和Rs發(fā)生突變，電學(xué)性能大幅提高，20份導(dǎo)電炭黑為在該配方體系下的逾滲閾值；添加少量的抗靜電劑SAS93或SN，即可使軟質(zhì)PVC的逾滲閾值很小，Rv和Rs發(fā)生突變，電學(xué)性能大幅度提高，其逾滲閾值為0.5份；

（3）隨著炭黑含量的增加，PVC/炭黑復(fù)合材料的硬度逐漸增加，硬度與炭黑含量呈線性關(guān)系；PVC/導(dǎo)電炭黑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度在導(dǎo)電炭黑為20份時(shí)達(dá)到最大值，PVC/乙炔炭黑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度在乙炔炭黑為15份時(shí)達(dá)到最大值，到達(dá)峰值之后，2種復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)；表面活性劑型抗靜電劑對(duì)軟質(zhì)PVC復(fù)合材料的硬度和拉伸強(qiáng)度影響不大。

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Effect of Antistatic Agents on Electrical Properties of Soft Poly（vinyl chloride）

ZHANG Zhebing，ZHENG Yuying*
（College of Materials Science and Engineering，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou 350108，China）

The soft poly（vinyl chloride）（PVC）compounds containing dioctyl phthalate were prepared by melt blending with an antistatic agent（SAS93），an antistatic agent（SN），conductive carbon black and acetylene black.The mechanical properties，volume resistance，surface resistance and morphology of these compounds were evaluated.The results indicated that the volume and surface electrical resistance was reduced to 107～108Ωwhen 0.5 phr SAS93 or SN was added into PVC.The antistatic agent SN had the same effect on the stiffness of PVC compounds with SAS93，but it exhibited a more significant effect on tensile properties.On the other hand，the addition of 20 phr conductive carbon black or acetylene black into PVC led to the volume and surface electrical resistance of 107～108Ω，which could be further reduced to 103～104Ωwith the addition of 30 phr carbon black.It was deduced that the percolation threshold of carbon black for PVC was 20 phr.

antistatic property；soft poly（vinyl chloride）；acetylene black；conductive carbon black；antistatic agent

TQ325.3

：B

：1001-9278（2017）03-0028-07

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.03.006

2016-10-28

福建省科技廳引導(dǎo)性項(xiàng)目（2015H0016）；江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目（BE2015147）；福建省科技廳區(qū)域重大項(xiàng)目（2016H4002）

*聯(lián)系人，yyzheng＠fzu.edu.cn