突出表面的親水基從周圍空氣中吸濕而建立一 條導(dǎo)電途徑,由此降低了表面電阻。抗靜電劑具有 吸濕性,當使用抗靜電劑時應(yīng)預(yù)防降低制品的其它性能。
3.3 對內(nèi)部抗靜電劑的要求
塑料制品使用抗靜電劑,最基本的要求是不僅具有較大的抗靜電效果,而且這類塑料助劑的使用量要小,對制品性能影響較小;因此,抗靜電劑應(yīng)滿 足以下條件。
3.3.1 抗靜電劑在材料中添加量應(yīng)極小,但應(yīng)保證 具有足夠的極性來發(fā)揮它的抗靜電效果;這是抗靜 電劑使用的最基本條件。使用抗靜電劑后,制品的 表面電阻應(yīng)小于1010Ω。
3.3.2 在聚合物中分散得比較好,使制品表面的抗 靜電處于平衡狀態(tài)且效能應(yīng)持久,不因外界環(huán)境變 化而產(chǎn)生較大變化。
3.3.3 在加工過程及形成制品后應(yīng)與塑料材料具 有相應(yīng)的相容性;不僅與塑料材料具有相應(yīng)的相容性,同時應(yīng)與使用的助劑具有較好的相容性。
3.3.4 具有較好的熱穩(wěn)定性,即使影響塑料的加工 性能,但不影響塑料制件的使用性能等。
綜上所述,在使用抗靜電劑時應(yīng)依據(jù)塑料材料 及加工方法,選用相適應(yīng)的抗靜電劑。
3.4 抗靜電劑應(yīng)用效果
使用抗靜電劑后,材料的抗靜電效果可以通過多種方法測試評價,較常用的定量測試是直接測電 荷分散的速率,或間接地測量材料的電導(dǎo)系數(shù)(表面 電阻):①電荷的半衰期:指給定樣品上的一個電荷 壽命的一半,電荷半衰期越短,則塑料中表面電荷的 能力越強。②表面電阻:流經(jīng)制品表面的電流強度 的度量,表面電阻越小,導(dǎo)電性能越強,則抗靜電性 能就越好。表3列出了電荷半衰期和表面電阻對應(yīng) 的抗靜電性能等級。
3.5 抗靜電劑的應(yīng)用
3.5.1 抗靜電劑屬于一種表面活性劑,其作用效果 與塑料及加入的助劑相容性關(guān)系密切:①如果兩者 相容性太好,抗靜電劑不能滲出或移到制件的表面, 抗靜電效果顯得特別差;②相容性一般或顯得略差 時,抗靜電劑漸漸地在制品表面析出,抗靜電效果好,而且持久性也好。
3.5.2 抗靜電劑與塑料等共混后形成導(dǎo)電途徑,其 導(dǎo)電效果與塑料的結(jié)構(gòu)關(guān)系也很密切。
3.5.3 抗靜電劑的抗靜電效能與環(huán)境狀況也有關(guān)。 相對濕度低、空氣干燥的環(huán)境,最好的辦法是添加導(dǎo) 電物質(zhì)(如導(dǎo)電炭黑)、金屬粉末等。抗靜電劑的抗 靜電效能在相對濕度較大環(huán)境中顯得更為優(yōu)越。
3.5.4 在實際應(yīng)用中,由于抗靜電劑的加入,可能 對加工及制品的相關(guān)性能有影響。如SN抗靜電劑 在PVC制品中使用,影響制品透明性;加入季銨陽 離子抗靜電劑,會促進PVC脫HCl降解;這時應(yīng)注 意抗靜電劑的用量、加工時溫度的控制及使用配方中個別助劑品種的調(diào)整等。
3.6 聚合物種類與抗靜電劑的關(guān)系
前面已論述對于不同基聚合物材料,抗靜電劑 的適用能力有限。雖然抗靜電劑品種較多,不同材 料適用不同種類的抗靜電劑,還可以采用多種抗靜 電劑組成的復(fù)合抗靜電劑,以降低抗靜電劑對材料 性能的損傷。PP、PE使用抗靜電劑主要解決與抗 靜電劑助劑的相容關(guān)系,中原工學(xué)院董秀潔等利用 超小微粒添加技術(shù)[4],解決了塑料樹脂與抗靜電 劑、阻燃劑的不相容性,將抗靜電劑、溴化物等添加 劑加入PP、PE塑料中制成多種抗靜電、阻燃塑料制 品。大多數(shù)抗靜電劑的使用會降低PVC的材質(zhì)性 能,但天津科技大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院鄔素 華、文志紅將導(dǎo)電炭黑填料加到硬質(zhì)PVC樹脂中[5] 以降低PVC制品的表面電阻,同時加入各種增韌劑 來提高體系的沖擊性能,制備出綜合性能優(yōu)良的 PVC抗靜電材料,炭黑的加入可提高PVC的抗靜 電性能,當以炭黑A/炭黑B為2/8配合使用時,可 獲得較好的綜合性能。尼龍材料在工程配件中應(yīng)用 較廣,許永昌、陳欣等研究、制備的抗靜電劑[6]在尼 龍6的加工中穩(wěn)定性良好,抗靜電劑中SnO2溶膠 與聚合物基體產(chǎn)生相互作用、形成配合結(jié)構(gòu),隨著抗 靜電劑中的SnO2溶膠用量的增加,體系的缺口沖 擊強度有所下降,但抗沖擊強度和彎曲強度有所增 大,熔融指數(shù)增大、流動性變好,在試驗范圍內(nèi)樣品 綜合性能達到使用要求。由于抗靜電劑對材料的影 響,通常研究采用復(fù)合抗靜電劑來解決抗靜電性能 與材料原有性能的關(guān)系。
4 結(jié)束語
靜電對紡織企業(yè)是一大危害。在使用塑料紡織 器材、配件時,首先應(yīng)解決塑料材料的抗靜電性能。 通過對塑料材料抗靜電性能的研究,發(fā)現(xiàn)添加抗靜 電劑是塑料材料具有抗靜電性能的最好途徑。
抗靜電劑在用量上僅是塑料材料的0.5%~ 3%,同時不同品種的塑料材料應(yīng)使用其相對應(yīng)的抗 靜電劑。抗靜電劑與塑料材料的相容性較差,促進 塑料材質(zhì)分解、降低材質(zhì)本質(zhì)性能等是抗靜電劑的 使用要點,研究表明采用抗靜電的復(fù)合材料———不同品種抗靜電劑的共用、與其它助劑共用等,提高了 抗靜電劑的使用效果及與塑料材料的相容性,達到 了使用抗靜電劑不降低材料性能的要求等。
參考文獻:
[1]丁潔,等.塑料工業(yè)使用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版 社,1995.
[2]天津輕工業(yè)學(xué)院.塑料助劑[M].北京:中國輕工業(yè)出版 社,1997.
[3]李杰,鄭德.塑料助劑與配方設(shè)計技術(shù)(第二版)[M].北 京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.
[4]秀潔.抗靜電阻燃材料ABS、PP、PE的研究與開發(fā) [J].印染助劑,2002,19(1):48-50.
[5]鄔素華,文志紅.PVC抗靜電材料的研究[J].塑料, 2005,34(4):45-47.
[6]許永昌,陳欣,等.尼龍用抗靜電劑的制備與性能[J].塑 料工業(yè),2005,(7):52-54.
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