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怎樣消除塑料高聚合物的靜電

作者:蘇州恭樂人氣:發表時間:2018-3-22 13:22:33

當兩個物理狀態不同的固體相接觸摩擦的時候,他們各自的表面就會發生電荷再分配,重新分離后,每個固體表面都將帶有比接觸前過量的正(或負)電荷,這種現象稱靜電。為表征材料導電能力引用電阻率概念,體積電阻率為平行于材料表面上電流方向的電位梯度與表面單位寬度上的電流之比。一般高聚物為高絕緣材料電阻率較高,因此一旦帶上電荷,便很難消除。在日常生活中,當人行走在塑料地板上時,鞋底與地板摩擦會使人體帶電,嚴重的時候,若人手與門把手或物體接觸的時候還可能產生放電現象使人有電麻感;醫療手術上引起電顫事故。電子工業上,人體帶電容易擊穿電路,引起集成電路破壞;紡織工業引起纖維聚集等等。 
消除高聚合物靜電方法有兩種 
(一)加入導電填料:例如,金屬,碳纖維,碳。此種方法所需填料量多。填料必須達到一定的百分比的時候導電率才出現突然降低的改變,才達到抗靜電效果。而加入的量多制品的顏色和質量都會大大受到限制,如碳黑填充PP導電在百分比達到15%時導電率才出現顯著變化,此時材料的顏色已不能適合多種,美觀的要求。金屬填料使材料質量大。金屬纖維填料質量小但加工時易折斷,易被氧化,價格較貴。 
(二)加入抗靜電劑使其表面活化,提高表面導電率:其中1、表面涂附型抗靜電劑,其持久性低,容易因摩擦,洗滌而脫失,只能提供暫時或短期的抗靜電效應。2、混煉型抗靜電劑,其持久性高,但對抗靜電劑的要求高。 
抗靜電劑 
塑料表面產生靜電可能引起各種問題,如妨礙生產,發生火花導致爆炸和損壞電子設備的集成電路。清除靜電的辦法一般是使用表面活性劑,如抗靜電劑來降低聚合物的表面電阻。由于這樣的助劑具有吸濕性,在聚合物的表面吸收大氣中的水分而形成一層很薄的導電薄膜,從而使靜電迅速消除。在這一過程中水分起著重要的作用,隨著大氣濕度的提高,聚合物的表面導電能力也提高,使靜電荷迅速流失,產生較好的抗靜電性能。 
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、擦搽或浸漬而施于聚合物的表面。這種外用抗靜電劑雖然適用于多種聚合物,但它們的效力只是暫時的,事后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于其中。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于噴霜。這里噴霜的意思是指加入于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按、磷或領鹽,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于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15110。 
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堿金屬鹽,也是主要用于聚氯乙烯和苯乙烯類樹脂中;它們在聚烯烴類樹脂中的應用效果與陽離子抗靜電劑相似。在陰離子抗靜電劑中,烷基磺酸鈉已廣泛應用于苯乙烯系樹脂、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。它們廣泛地應用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和其他苯乙烯系聚合物中,F在生產銷售的有好幾種乙氧基化烷基胺,其區別在于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準,應用于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于在濕度小的環境里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于加工過程中的靜電保護。盡管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制成濃縮母料,這些母料是自由流動的小球狀產品,易于裝運,而其混煉時易于分散。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。 
抗靜電劑的最佳選用和添加量取決于聚合物的性質、加工方式、加工條件、其他助劑的種類和多少、相對濕度和聚合物的最終用途。為了獲得足夠的抗靜電作用所需的時間是不同的,抗靜電保護作用的生成速度和持續時間可以通過提高抗靜電劑的濃度而增加。但是,過量使用抗靜電劑可能導致最終制品的表面油滑,有損于印刷性能或粘合性能。未經處理的無機填料和顏料,可將防靜電劑分子吸附到它們的表面上,從而降低抗靜電劑的作用。這種現象可以由增加抗靜電劑的用量而得以補償。但是,對于那些與食物接觸的用品而言,抗靜電劑的添加量必須符合聯邦食品與藥物管理局的規定(詳見聯邦規定法典,2121CFR)。(Code of Federal Regulations,Title 21(21CFR))。 
用于聚乙烯時,選用何種乙氧基化烷基胺抗靜電劑需考慮它們的物理形態,即膏狀、液體、小顆;蚬腆w。如果乙氧基化牛脂胺因其呈膏狀而不能處理,則可用液體的乙氧基化油胺。在高溫加工的條件下(180℃以上),可以選用乙氧基化硬脂酞胺。如果需要速效抗靜電作用,則可選用乙氧基化月桂酷胺。用于聚丙烯時,要考慮的問題與用于聚乙烯時相仿。無論用于哪種樹脂,都必須考慮聯邦食品與藥物管理局的有關各項用途的規定限度。用于苯乙烯系聚合物時,建議選用乙氧基化椰子胺或其某一種適當的母料。 

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