突出表面的亲水基从周围空气中吸湿而建立一 条导电途径,由此降低了表面电阻。抗静电剂具有 吸湿性,当使用抗静电剂时应预防降低制品的其它性能。
3.3 对内部抗静电剂的要求
塑料制品使用抗静电剂,最基本的要求是不仅具有较大的抗静电效果,而且这类塑料助剂的使用量要小,对制品性能影响较小;因此,抗静电剂应满 足以下条件。
3.3.1 抗静电剂在材料中添加量应极小,但应保证 具有足够的极性来发挥它的抗静电效果;这是抗静 电剂使用的最基本条件。使用抗静电剂后,制品的 表面电阻应小于1010Ω。
3.3.2 在聚合物中分散得比较好,使制品表面的抗 静电处于平衡状态且效能应持久,不因外界环境变 化而产生较大变化。
3.3.3 在加工过程及形成制品后应与塑料材料具 有相应的相容性;不仅与塑料材料具有相应的相容性,同时应与使用的助剂具有较好的相容性。
3.3.4 具有较好的热稳定性,即使影响塑料的加工 性能,但不影响塑料制件的使用性能等。
综上所述,在使用抗静电剂时应依据塑料材料 及加工方法,选用相适应的抗静电剂。
3.4 抗静电剂应用效果
使用抗静电剂后,材料的抗静电效果可以通过多种方法测试评价,较常用的定量测试是直接测电 荷分散的速率,或间接地测量材料的电导系数(表面 电阻):①电荷的半衰期:指给定样品上的一个电荷 寿命的一半,电荷半衰期越短,则塑料中表面电荷的 能力越强。②表面电阻:流经制品表面的电流强度 的度量,表面电阻越小,导电性能越强,则抗静电性 能就越好。表3列出了电荷半衰期和表面电阻对应 的抗静电性能等级。
3.5 抗静电剂的应用
3.5.1 抗静电剂属于一种表面活性剂,其作用效果 与塑料及加入的助剂相容性关系密切:①如果两者 相容性太好,抗静电剂不能渗出或移到制件的表面, 抗静电效果显得特别差;②相容性一般或显得略差 时,抗静电剂渐渐地在制品表面析出,抗静电效果好,而且持久性也好。
3.5.2 抗静电剂与塑料等共混后形成导电途径,其 导电效果与塑料的结构关系也很密切。
3.5.3 抗静电剂的抗静电效能与环境状况也有关。 相对湿度低、空气干燥的环境,最好的办法是添加导 电物质(如导电炭黑)、金属粉末等。抗静电剂的抗 静电效能在相对湿度较大环境中显得更为优越。
3.5.4 在实际应用中,由于抗静电剂的加入,可能 对加工及制品的相关性能有影响。如SN抗静电剂 在PVC制品中使用,影响制品透明性;加入季铵阳 离子抗静电剂,会促进PVC脱HCl降解;这时应注 意抗静电剂的用量、加工时温度的控制及使用配方中个别助剂品种的调整等。
3.6 聚合物种类与抗静电剂的关系
前面已论述对于不同基聚合物材料,抗静电剂 的适用能力有限。虽然抗静电剂品种较多,不同材 料适用不同种类的抗静电剂,还可以采用多种抗静 电剂组成的复合抗静电剂,以降低抗静电剂对材料 性能的损伤。PP、PE使用抗静电剂主要解决与抗 静电剂助剂的相容关系,中原工学院董秀洁等利用 超小微粒添加技术[4],解决了塑料树脂与抗静电 剂、阻燃剂的不相容性,将抗静电剂、溴化物等添加 剂加入PP、PE塑料中制成多种抗静电、阻燃塑料制 品。大多数抗静电剂的使用会降低PVC的材质性 能,但天津科技大学材料科学与化学工程学院邬素 华、文志红将导电炭黑填料加到硬质PVC树脂中[5] 以降低PVC制品的表面电阻,同时加入各种增韧剂 来提高体系的冲击性能,制备出综合性能优良的 PVC抗静电材料,炭黑的加入可提高PVC的抗静 电性能,当以炭黑A/炭黑B为2/8配合使用时,可 获得较好的综合性能。尼龙材料在工程配件中应用 较广,许永昌、陈欣等研究、制备的抗静电剂[6]在尼 龙6的加工中稳定性良好,抗静电剂中SnO2溶胶 与聚合物基体产生相互作用、形成配合结构,随着抗 静电剂中的SnO2溶胶用量的增加,体系的缺口冲 击强度有所下降,但抗冲击强度和弯曲强度有所增 大,熔融指数增大、流动性变好,在试验范围内样品 综合性能达到使用要求。由于抗静电剂对材料的影 响,通常研究采用复合抗静电剂来解决抗静电性能 与材料原有性能的关系。
4 结束语
静电对纺织企业是一大危害。在使用塑料纺织 器材、配件时,首先应解决塑料材料的抗静电性能。 通过对塑料材料抗静电性能的研究,发现添加抗静 电剂是塑料材料具有抗静电性能的最好途径。
抗静电剂在用量上仅是塑料材料的0.5%~ 3%,同时不同品种的塑料材料应使用其相对应的抗 静电剂。抗静电剂与塑料材料的相容性较差,促进 塑料材质分解、降低材质本质性能等是抗静电剂的 使用要点,研究表明采用抗静电的复合材料———不同品种抗静电剂的共用、与其它助剂共用等,提高了 抗静电剂的使用效果及与塑料材料的相容性,达到 了使用抗静电剂不降低材料性能的要求等。
参考文献:
[1]丁洁,等.塑料工业使用手册[M].北京:化学工业出版 社,1995.
[2]天津轻工业学院.塑料助剂[M].北京:中国轻工业出版 社,1997.
[3]李杰,郑德.塑料助剂与配方设计技术(第二版)[M].北 京:化学工业出版社,2005.
[4]秀洁.抗静电阻燃材料ABS、PP、PE的研究与开发 [J].印染助剂,2002,19(1):48-50.
[5]邬素华,文志红.PVC抗静电材料的研究[J].塑料, 2005,34(4):45-47.
[6]许永昌,陈欣,等.尼龙用抗静电剂的制备与性能[J].塑 料工业,2005,(7):52-54.
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