塑料用抗静电剂

． 继续教育 ． 一 叶，树 谚， ， ， ’ 塑 料 用 抗 静 电 剂 1 概 述 塑料与传统的材料相 比，电绝缘性 能相 当好． 通用塑料的体积 电阻系效一般都在 l0 ～ l02 ．c札 比天然橡胶还优 良．这种优 良的电绝缘性能使塑料 在电子工业中获得广泛的应用．但这种良好的电绝 缘性能在某些应 用方 面也带 来一 些 问题，即在加 工、运输和应用过程．由于其它物体的摩擦或在剥 离时，会在塑料制品表面产生静电积蓄，因而 导致 出 一 系列 同题．静 电积 蓄 导 致 吸尘，影 响 塑 料 制 品的使用，除外观不好外 ，家用 电器如电视、录放像 机等的塑料部件产生的静电积蓄还会影响电器的性 能．煤矿运输用塑料制品如传输带等产生静电舅j易 引起爆炸．在塑料加工中如压延或吹塑塑料薄膜 时，由于静电的产生而 出现 吸尘、卷边等现象；在 塑 料成型加工时易因产生静电而导致电击．另外。静 电也极易损害电子元件，随着 电子计算机和集成 电 路的迅速发展，对使用的塑料御品的抗静 电要求也 更为严格。 鉴于此。很多国家在塑料的抗静电方面开展 了 大量研究工作．一方面是在采取措施控制静电的产 生和积蓄。另一方面是迅速移走产生的静电．后 者 是使用抗静电剂，利．用其表面活性迅遽移走塑料{刍I 品表面产生盼静 电．由于静 电造成的损害 日益严 重。许多发达国家都颁布 了各种静 电法规。对 塑料 制品在某些应用领域的抗静电性 能作 了严格的规 定，这些法规的颁布又促 进了防静 电技术 的迅 速发 展。美国是抗静电剂生产最多 的国家，无论产量和 品种都居首位．日本和西欧产量和消费量也逐年增长． ● 2 抗静电剂的分类和作用机理 抗静电剂品种 多，主要是表面活性剂．按种 类分为以下 4个类型． (1)阴离子型 磷酸盐型，如烷基磷酸酯二 乙醇胺盐；磺 酸盐 《化学工程师>>3／l994(总第 4l期 ) 型，如烷基磺酸钠和二元醇并用． 张 效 梅 ．争 阴离子型抗静电剂一般应用于聚烯烃，聚苯乙 烯、PET、P耵 ’ABS和 PVC等．这种抗静 电剂器加 到塑料中用量较大，对塑料的机械性能影响较大。尤 其引起抗冲击强度下降． (2)阳离子型 一 般为季铵盐类。如十八烷基二 甲基羟乙基季 铵盐、十八烷基三甲基氯化铵等，离子对可为磷酸、 硝酸、卤索或有机酸的，品种较多． 这种抗静电剂适于聚氯乙烯、聚烯烃、聚臂等， 也用于相应的合成纤维．它 的抗静电效果优 良。但 热稳定性差、毒性大． (3)两性型 分子中有 阳离子部分也有阴离子部分．限离 子 部分多为季铵．离子如烷基铵或烷基酰胺、昧唑啉 等．阴离子为磺酸盐、硫酸盐(醇)． 这类抗静电荆适于聚氯爝烃、聚苯 乙烯． ． 抗静电性较好． (4)非离子型 传统的为高级醇与烷撑氧化物加成而得非离子 表面活性剂．许多脂肪酸多元醇酯都是 良好的抗静 电剂，如脂肪酸单甘油脂、环烷酸甘油膳、山梨 糖醇 脂．聚氧乙烯的加成物很多。其 中亲油基可为烷基 胺、烷基酰胺、高级脂肪醇，也 可为古芳香环的壬基 酚。亲水基也可为聚氧丙烯． 这类抗静电剂适合予聚烯烃 、PVC、聚苯乙烯、 ABS。有的也适于聚酰胺．它与树脂的相容性好 ，抗 静电效果好，无毒或低毒、耐热稳定性好． 按使用方法不同，可分外用型和内用型两类抗 静电剂． 外用型一般是将抗静电剂制成预聚物和封靖基 的混合物，配成 溶液喷 涂或浸 渍在 塑料制 品 的表 面，经过热处理或辐照等 方法使 其 与塑料表 面作 用，形成导电薄膜，以达抗静电效果． · 35 ． 维普资讯 http://www.cqvip.com ． 继续教育 ． 外用型技术便于操作，经济效果好，处理 速度 快，但导电层在使用过程易脱落，失去抗静电效果． 内用型一般是将上述抗静 电剂在加工时添加到 塑料中去，并均匀地分散于塑料 中．反应型抗静 电 剂通过接枝、嵌段，共 聚而使塑料 本身具有极性 基 团，增加导电性．内用技术可使塑料抗静电性持 久．一般混入型使用较多，因其成本较低、抗静 电效 果好． 除了上述表面活性剂外，还可向塑料添加金属 粉末或其它适合的导电添加剂来改进抗静 电性能． 新烷氧 基有机 金 属 化合 物，如 酞 酸 盐 和 锫 酸盐 (醇)，可在用量小的情况下也能达到抗静电效果． 表面活性卉鼍分子中有 亲水基和亲油基．在外用 型时，亲油基吸附在塑料表面 ，亲水基则在外 部吸附 空气中的水分，形成 了极化．这使塑料表面形成 了 极薄的导电层，则产生的静电被移走，不能积蓄在塑料 表面． 内用型抗静 电技术系将表面 活性剂加到 塑料 中，使塑料也有亲油基和亲水基，至使静电具有迁移 性，即使塑料表面因磨损等原因而失去抗静电性时，内 部的抗静电荆还可向塑料表面迁移，使塑料不失去 抗静电效果． 3 抗静电剂的选择 l 与皇料的相容性 抗静 电剂与塑料的相容性必须适度．如果相容 性好，则抗静 电剂不易向塑料制品表面迁移，因此抗 静电效果差．如果相容性 差，则抗静 电剂 向塑料表 面迁移过多，这样会影响塑料的表面性质．所以，抗静 电剂与塑料的相容性必须适度。 影 响相 一 分子结构、分子量、结晶性等． 3．2 抗静电剂的表面浓度 抗静电剂在塑料表面的浓度必须在达到临界浓 度才能明显地产生抗静电效果 ，各种抗静 电剂在塑 料表面的浓度根据其本身组成 和使 用的情况而 不 同，因此在选择抗静电剂时必须充分考虑． 3．3 抗静电，f口与其它助剂的关系 使用多种抗静电剂复 配恰 当可 产生 良好 的协 同效应．其它助 剂如增 塑剂、稳定 剂、阻 燃剂、颜 料和填充剂等，常会影响抗静电效果，选择不当有时会 出现反协同效应，因此，复配时应特别注意． 3．4 其 它 抗静电剂除抗静 电性能好外，还应注意其本身 的熟稳定性，添加后对塑料的加工性能、塑料翩 晶的 物理和机械性能的影响，塑料本身带 电情况、抗静 电 剂用量、经济性、安全卫生性能等。 4 国内情况与发展趋势 我国目前已开发 10t"塑料 用抗静 电剂，上海助 剂厂较早生产了抗静电剂SN(十八烷二 甲基羟乙基 季铵硝酸盐 北京市化工研究院开发了 ASA系列 抗静电剂，应用广泛．旅大市轻化工所、杭州化工研 究所、天津轻化工研究院、上海人民染料厂开发了不同 型的抗静电剂。 与发达国家相比，我国抗静电剂品种还少，随着 电子工业和食品工业 (尤其是食 品包装)的发展，我 国对塑料抗静电剂的需求一定会 日益迫切。 因此， 不断研制和生产抗静 电效果好，耐久、稳定性 好，低 毒和无毒、成本低的抗静电剂非常必要，以满 足国 内 多方面的，不断增长的需求． 用 途 广 泛 的 聚 乙 烯 吡 咯 烷 酮 l_OIIYV NYI RRoU ONE．一 A I|o L’ 0F HA、1 G 僦 USE ． 1 前言 聚乙烯口比咯烷酮简称 PVP。是由 N一乙烯基 吡 · 36 · 锄 ． 蒋毅民 陈小兰 - - ● _ ● _ 一 ● ’ ’ ， ● - — — ～ 咯烷酮均聚而成的高分子化合物，为白色、徼 黄色粉 末，或者透明液体，可溶于水及大多数有机溶剂，与 多数无机盐及多种树脂相溶。PVP具有很强的粘接 《化学工程师))3／1994(总第 4l期 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com