抗静电专题

抗静电专题

编者按:众所周知,塑料具有较好的电绝缘性能,因而广泛应用于工业生产和日常生活的各个领域。但塑料表面的高电阻率往往使其容易产生静电积累,从而引起吸尘、电击或火花放电等不良现象,不利于塑料制品的加工和使用。如塑料薄膜加工过程中常因静电而发生卷曲和黏附,电子计算机及其他电子产品因使用塑料壳体所带来的静电损害等等。轻则出现各种质量问题,严重时还会引起燃烧或爆炸等恶性事故。因此,塑料的抗静电问题已经引起人们的高度重视。塑料的抗静电处理方法很多,如机械法、湿度调节法和物理化学改性法等。由干前两种方法受设备或环境条件的制约,因此目前普遍采用添加抗静电剂的化学改性方法,即将抗静电剂加入到树脂中或涂于塑料表面,从而降低塑料制品的表面电阻率,减轻或消散塑料在加工和使用过程中的静电积累。论坛里面的抗静电复合材料版块已经有很多坛友进行了深入讨论,现将一部分帖子整理如下,供读者参考。我刊今后将不定期将“中塑互联,http:// bbs.ourp las.cn”上优秀的帖子整理刊发,敬请读者关注。

问:客户的要求很模糊,没有指定PP的表面电阻率达到什么数量级,而是一句简单的防止表面积灰,不知道表面电阻率达到多少可以达到客户的要求?目前,我生产的产品表面电阻率为1011～1012Ω,体积电阻率为1014Ω·m。

答:防止表面积灰这个要求太模糊,而且从理论上说仅仅依靠降低电阻率实现不了防止表面积灰,金属的电阻率低,可时间长表面照样积灰。只能是在有静电的状况下能够消除静电,不产生吸附作用。

一般而言,PP的表面电阻率达到109～1011Ω,就能防止灰尘与基材有较大附着力,且容易清理。但是温度、湿度对表面电阻率的影响很大,不同的温度、湿度下测试结果是不同的,所以要考虑季节和地区来掌握抗静电剂的添加量。

同时,还要考虑防静电产品的时效性及其对环境的依赖性。大部分迁移性抗静电剂的有效时间比较短,并且在湿度比较低的时候效果差,会影响产品的力学性能,如炭黑及表面活性剂类抗静电剂对产品的力学性能都有比较大的影响。在电子包装领域中,还要考虑抗静电剂的洁净程度,要求低析出。因此,根据产品的用途,选用合适的抗静电剂。

(问题和解决方案来自“中塑互联,http://bbs. ourp las.cn”网友谢子修、sudden2046、huasulong、zfn320、lym2008、hzwzw、azureyoo、haosen0329、kocher、zsq6、ju2008、mayoup、英、bluemusic等)

问:生产抗静电阻燃PP,抗静电效果为不吸尘即可,但要求在125℃下干燥14d后,制品表面不发黏,且不变黄,请问添加哪种抗静电剂较好?

答:普通抗静电剂的使用温度一般不超80℃。在125℃下干燥14 d后制品不发黏,必须采用永久性抗静电剂,一般要添加10～20份才能满足要求。常规的离子型、非离子型、迁移性抗静电剂都不适用。制品烘干14 d后,需要一段时间来吸收空气中的水分,从而达到抗静电的效果,所以迁移性抗静电剂不满足使用要求。永久性抗静电剂虽然能达到要求,但是其成本非常高。如果制品是黑色的,可以考虑使用导电炭黑。

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问:BOPP薄膜的加工或使用过程中,由于薄膜间的摩擦而产生静电作用,会吸附空气的灰尖或其他污染物,不仅影响到薄膜表面的美观,而且在使用过程中也会发生相互黏结,影响正常生产,如何才能消除静电?BOPP薄膜都可以采用哪几种抗静电剂?

答:在BOPP薄膜的加工过程中要加入抗静电剂或抗静电母料可降低并消除静电。抗静电剂种类很多,按化学结构来区分,有阳离子型抗静电剂、阴离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂和高分子导电型抗静电剂4种。其中高分子型永久抗静电剂可分为聚醚型和离子型。聚醚型包括聚环氧乙烷(PEO)、聚醚酯酰胺、PEG、PEEA和丙烯酸甲酯等;离子型包括季铵盐基甲基丙烯酸酯共聚物等。与低相对分子质量的表面活性剂类抗静电剂相比,高分子型抗静电剂有抗静电效果且持效期长,发挥抗静电作用快,对空气的相对湿度依赖性小等优点。

BOPP薄膜中抗静电剂的添加量要依据抗静电剂的分散度来定,分散度高,可以相对添加少一些;分散性差,就要多加一些。同时,抗静电剂的选择及加入量与生产薄膜品种、厚度、季节等有关,添加量的多少可通过实验室检测薄膜表面电阻或静电半衰期得出。

如果是平膜和热封膜,可以选用ASPA 2-446和ASP-3200;如果是烟膜可以选用AST-1000;如果要同时具备爽滑功能和抗静电功能的话,平膜可选用ASPA-2485;热封膜可选用 FASPS-2950,添加量一般为2%～3%。

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问:阻燃PC/ABS中加入少量的非永久性抗静电剂之后,其阻燃性能大幅度下降,由 V-0级变为不阻燃。阻燃剂为无卤阻燃体系,抗静电剂是烷基磺酸盐类,属于表面迁移型,用量为2%。请问这是什么原因造成的?如何才能在保证阻燃性能的前提下提高材料的抗静电性能?

答:可能的原因及解决方案如下:(1)抗静电剂的用量2%不算多,估计是与阻燃剂发生了反应,可以试试其他抗静电剂,如碳纳米管,只需要添加2%～3%就可以达到需要的效果,而且对阻燃性能没有影响; (2)烷基磺酸钠本身的可燃性不强,阻燃性能下降的原因可能是烷基磺酸钠成为了碳源;(3)可能是抗静电剂形成了贯穿网络;(4)PC/ABS的无卤阻燃估计是采用了四苯基(双酚A)二磷酸酯(BDP)和四苯基间苯二酚二磷酸酯(RDP),抗静电剂烷基磺酸盐类会促进BDP和RDP的分解。

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问:生产中采用的磺酸盐类抗静电剂的熔点较低,只有50℃,在挤出机一区就熔化了,导致堵料,堵在下料口处的粒子全部结成块,不知各位在使用抗静电剂时有没有出现类似的情况,如何解决?

答:解决方案主要有:(1)改用抗静电母料;(2)可能是润滑不够,适当增加润滑剂用量;(3)将进料区的温度适当降低一些;(4)可以加入少量的填料。

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问:抗静电剂从聚合物内部向表面的迁移速率如何确定?与哪些因素有关?

答:抗静电剂从聚合物内部向表面迁移的速率取决于很多因素,包括:(1)抗静电剂与聚合物材料之间的相对亲和性。助剂与高分子之间亲和性越差,则迁移速率就越快;(2)聚合物的结晶度。聚合物的结晶度越高,抗静电剂从中迁移的速率就越慢;(3)聚合物中的助剂含量。某些助剂会吸收抗静电剂;(4)抗静电剂的用量。用量越大,迁移速率越大;(5)温度。温度越高,迁移速率越大;(6)抗静电剂与聚合物之间必须有一种可控制的相容性。抗静电剂通过向聚合物表面的迁移降低表面的电阻,同时也会从空气中吸湿。如果一种抗静电剂与聚合物相容性过好,则它就不会发生迁移。如果它与聚合物根本不相容,则它迁移得就太快,太频繁,从而导致聚合物表面有太多油脂。

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问:生产的抗静电剂PE-LD膜,在夏天会出现膜面发白现象,疑似抗静电剂析出,请问怎么解决?

答:产品最好先进行析出测试,一般通过测试的产品即使在夏天也不析出,测试方法可以参照增塑剂析出测试办法。

造成膜面发白的原因可能是单甘油酯析出,建议适当减少单甘油酯的添加量,或者加一些填充料进去,因为填充料能够吸收部分抗静电剂,但加入量要适当,否则会弱化抗静电效果。同时,天气温热时应该酌情减少抗静电剂的加入量,不相容的部分容易析出。

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问:选用烷基磺酸钠作为PS片材的抗静电剂,抗静电效果时有时无,湿度小,效果就比较差,如何提高静电效果的稳定性?

答:普通的抗静电剂与使用环境的湿度有很大关系,为了使抗静电效果稳定可以选用永久性抗静电剂。烷基磺酸钠抗静电剂的作用机理在于迁移、吸水、形成导电膜。因此,不同材料中抗静电剂的用量是不一样的,抗静电效果的持续时间也不一样,同样半衰期的长短也不一样。短期抗静电效果可以通过喷抗静电溶液来达到效果。如果需要比较长效抗静电就需要添加抗静电剂了。永久性抗静电剂的作用机理不是依靠析出到制品表面吸收空气中的水分来达到抗静电的作用,而是由于聚合物结构的原因起到抗静电作用,不会因为空气湿度、季节变化而影响抗静电作用的效果。芬兰Premix公司在这方面的研究很成熟,产品应用也已经十分广泛。

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