塑膠抗靜電劑

抗靜電劑英文名稱是Antistaticagent,簡稱ASA。由於聚合物的體積電阻率一般高達1010~1020Ω/cm2,易積蓄靜電而發生危險,而抗靜電劑多系表面活性劑,可使塑膠表面親合水分,離子型表面活性劑還有導電作用,因而可以使靜電及時泄漏。

根據使用方式的不同,抗靜電劑可以分為外塗型和內混型兩種。外塗型抗靜電劑是指塗在高分子材料表面所用的一類抗靜電劑。一般用前先用水或乙醇等將其調配成質量分數為0、5%~2、0%的溶液,然後通過塗布、噴塗或浸漬等方法使之附著在高分子材料表面,再經過室溫或熱空氣乾燥而形成抗靜電塗層。此種多為陽離子型抗靜電劑,也有一些為兩性型和陰離子型抗靜電劑;內混型抗靜電劑是指在制品的加工過程中添加到樹脂內的一類抗靜電劑。常將樹脂和添加其質量的0、3%~3、0%的抗靜電劑先機械混合後再加工成型。此種以非離子型和高分子永久型抗靜電劑為主,陰、陽離子型在某些品種中也可以添加使用。各種抗靜電劑分子除可賦予高分子材料表面一定的潤滑性、降低摩擦係數、抑制和減少靜電荷產生外,不同類型的抗靜電劑不僅化學組成和使用方式不同,而且作用機理也不同。
根據用法的不同,表面活性抗靜電劑有兩種,即外用的和內用的、外用的、或局部的抗靜電劑是通過噴撒、擦搽或浸漬而施於聚合物的表面。這種外用抗靜電劑雖然適用於多種聚合物,但它們的效力只是暫時的,事後與溶劑接觸或與它物磨擦很容易失掉。內用抗靜電劑則是在聚合物加工過程中摻合於其中。這樣的表面活性抗靜電劑能夠補充因搬運處理而被磨蝕的抗靜電功能。這種內用抗靜電劑的作用有賴於噴霜。這裡噴霜的意思是指加入於樹脂中的內用抗靜電劑部分地向聚合物表面遷移的過程。因此,內用抗靜電劑具有長期的抗靜電保護作用。
表面活性抗靜電劑可分為陽離子型的、陰離子型的和非離子型的。
陽離子抗靜電劑
通常是些長鏈的烷基季銨、磷或鏻鹽,以氯化物作平衡離子。它們在極性基質中,如硬質聚氯乙烯和苯乙烯類聚合物中效果很好,但對其熱穩定性有不良影響。這類抗靜電劑通常不得用於與食物接觸的物品中;而且抗靜電效果僅為乙氧基化胺類之類內用抗靜電劑的1/5到1/10。
陰離子抗靜電劑
通常是些烷基磺酸、磷酸或二硫代氨基甲酸的鹼金屬鹽,也是主要用於聚氯乙烯和苯乙烯類樹脂中;它們在聚烯烴類樹脂中的套用效果與陽離子抗靜電劑相似。在陰離子抗靜電劑中,烷基磺酸鈉已廣泛套用於苯乙烯系樹脂、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯中。
非離子型抗靜劑
如乙氧基化脂肪族烷基胺代表著最大的一類抗靜電劑。它們廣泛地套用於聚乙烯、聚丙烯、ABS和其他苯乙烯系聚合物中。生產銷售的有好幾種乙氧基化烷基胺,其區別在於烷基鏈的長度和不飽和度的大小。乙氧基化烷基胺是很有效的抗靜電劑,即使是在相對濕度低的情況下亦然,而且長期有效。這類抗靜電劑已獲聯邦食品醫藥管理局批准,套用於與食品間接接觸的物品中,其他商業上有價值的非離子型抗靜電劑還有乙氧基化烷基酸胺,如乙氧基月桂酷胺,及甘油一硬脂酸酯(GMS)。乙氧基月桂酷胺適用於在濕度小的環境裡使用的聚乙烯和聚丙烯,而且要求有速效長效的抗靜電功能的場合。GMS類抗靜電劑則只考慮用於加工過程中的靜電保護。儘管GMS向聚合物表面遷移的速度快,但它不能像乙氧基化烷基胺或乙氧基化烷基酸胺那樣發揮持久的抗靜電作用。
可以將高達75%的液體或低熔點的乙氧基化烷基肢和聚合物摻合製成濃縮母料,這些母料是自由流動的小球狀產品,易於裝運,而其混煉時易於分散。乙氧基化烷基胺母料的優點可歸納如下:
(1)分散性好,添加了預分散活性材料。
(2)裝運性好,自由流動的小球狀產品,易計量,易混合。
(3)加工性能好,在擠出機中少有螺桿打滑。
1、外塗型抗靜電劑的作用機理[1]
此類抗靜電劑加到水裡,抗靜電劑分子中的親水基就插入水裡,而親油基就伸向空氣。當用此溶液浸漬高分子材料時,抗靜電劑分子中的親油基就會吸附於材料表面。浸漬完後乾燥,脫出水分後的高分子材料表面上,抗靜電劑分子中的親水基都向著空氣一側排列,易吸收環境水分,或通過氫鍵與空氣中的水分相結合,形成一個單分子導電層,使產生的靜電荷迅速泄漏而達到抗靜電目的。
2、表面活性劑類內混型抗靜電劑的作用機理
在高分子材料成型過程中,如果其中含有足夠濃度的抗靜電劑,當混合物處於熔融狀態時,抗靜電劑分子就在樹脂與空氣或樹脂與金屬(機械或模具)的界面形成最稠密的取向排列,其中親油基伸向樹脂內部,親水基伸向樹脂外部。待樹脂固化後,抗靜電劑分子上的親水基都朝向空氣一側排列,形成一個單分子導電層。在加工和使用中,經過拉伸、摩擦和洗滌等會導致材料表面抗靜電劑分子層的缺損,抗靜電性能也隨之下降。但是不同於外塗敷型抗靜電劑,經過一段時間之後,材料內部的抗靜電劑分子又會不斷向表面遷移,使缺損部位得以恢復,重新顯示出抗靜電效果。由於以上兩種類型抗靜電劑是通過吸收環境水分,降低材料表面電阻率達到抗靜電目的,所以對環境濕度的依賴性較大。顯然,環境濕度越高,抗靜電劑分子的吸水性就越強,抗靜電性能就越顯著。
3、高分子永久型抗靜電劑的作用機理
高分子永久型抗靜電劑是近年來研究開發的一類新型抗靜電劑,屬親水性聚合物。當其和高分子基體共混後,一方面由於其分子鏈的運動能力較強,分子間便於質子移動,通過離子導電來傳導和釋放產生的靜電荷;另一方面,抗靜電能力是通過其特殊的分散形態體現的。研究表明:高分子永久型抗靜電劑主要是在制品表層呈微細的層狀或筋狀分布,構成導電性表層,而在中心部分幾乎呈球狀分布,形成所謂的“芯殼結構”,並以此為通路泄漏靜電荷。因為高分子永久型抗靜電劑是以降低材料體積電阻率來達到抗靜電效果,不完全依賴表面吸水,所以受環境的濕度影響比較小。
產品成份、特點]
外觀:白色粉狀物。溶解性:不溶於水。
揮發性:(%)≤3。熔點:50℃
分解溫度:300
[產品用途]
本品主要套用於PS、ABS材料,添加量2~3.5%,可使製品表面電阻達到108~10Ω.本品也可套用於PE、PP、PVC、PC、PET等塑膠製品,抗靜電效果顯著、持久.
[使用方法]
根據加工條件、製品形態以及對抗靜電效果的要求程度,確定恰當的添加量,一般在制品中添加本品1.5~3%則能達到優良的抗靜電效果。本品可直接添加到樹脂中加工製品。預先製成抗靜電母料,再與空白樹脂混合加工製品,則均勻性更好,效果更佳。
[包裝]
本品採用內襯塑膠袋,外用鈣塑箱包裝,每件淨重25公斤。

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