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塑料用抗静电剂

2012-08-11 4页 pdf 128KB 23阅读

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塑料用抗静电剂 第 l期 精 细 石 油 化 工 }3一 浩 塑料用抗静电剂 盐坚耋. (北京市化工研究院) · 弘 简要介绍了塑料抗静电荆的特性 、抗静 电机理 、使用方法、影哺目索和效果评价。概述了抗 静 电剂的国内现状和发展趋势。 关键词 :塑料 抗静电剂 , I 一 - ● ● _ - 1 引言 塑料是绝缘体,由于摩擦和剥离,在塑料 制品上会产生静电积聚,导致吸尘、电击、放 电和燃烧。常给工业与 日常生活带来不便和 损害。近年来 ,集成电路和计算机迅速发展 , 在这些领域中,塑料制...
塑料用抗静电剂
第 l期 精 细 石 油 化 工 }3一 浩 塑料用抗静电剂 盐坚耋. (北京市化工研究院) · 弘 简要介绍了塑料抗静电荆的特性 、抗静 电机理 、使用方法、影哺目索和效果评价。概述了抗 静 电剂的国内现状和发展趋势。 关键词 :塑料 抗静电剂 , I 一 - ● ● _ - 1 引言 塑料是绝缘体,由于摩擦和剥离,在塑料 制品上会产生静电积聚,导致吸尘、电击、放 电和燃烧。常给工业与 日常生活带来不便和 损害。近年来 ,集成电路和计算机迅速发展 , 在这些领域中,塑料制品的静 电损害尤为突 出。据报道 ,仅1981年一年,美 国电子元件因 静电造成的损失达五亿美元以上。 美、苏、德、日、英和澳大利亚等国相继制 定和颁布了各种防静 电法规 ,使防静电技术 得到迅速普及。美国是抗静 电剂 消费最多的 国家 ,估计1990年达6200t“:。烷基氧化乙烯 加成物是西欧、美国消费量最大的内用抗静 电剂。由于有毒物质控制条例 (TOSCA)和一 些政府法令的影响,目前 ,低毒和无毒抗静电 剂比较受关注,耐高温的、使用持久、不起霜 的品种以及新型多功能浓缩母料发展很快 在我 国,随着塑料制品在工业与民用方 面的广泛使用和近代塑料加工不断向高速度 发展 ,静电危害问题也越来越突出。1981年以 后 国家陆续公布和完善了各种防静电法规, 其中规定了塑料制品的使用最高电阻值 。因 此,刺激了抗静电剂的发展,一批适用的抗静 电剂相继 问世。北京市 化工研 究院开发 的 ASA一10在这种情况下应运而生。目前已发展 成为 ASA抗静电系列产品,它包括适用于各 种高分子类型的抗静电剂和相应的浓缩母 粒 。 2 抗静电剂的分类、性能和使用方法 2.1 外用型抗静 电剂 以高分子蛩和复合型面活性剂 为主 体。前者是带有阳离子或两性型离子集团的 高分子预聚物和封端基的混合物,在树脂表 面进行热处理后 ,预聚物聚合形成导电薄膜 , 其持久性优于后者。 使用方法有 a.喷涂浸渍法:将抗静电剂配成一定浓 度的溶液,喷涂或浸渍在制品表面 ,并用空气 和热风干燥。 b.分子涂层法 :将抗静电剂溶液通过超 声波以0..01~0.02gm的厚度沉积于塑料制 品上 外用型抗静电技术应用方便 ,操作简单、 快速、经济。缺点是抗静电涂层易脱落,效果 不持久 。 ‘ 2.2 内加 型抗静 电剂 种类较多 ,主要有以下4种。 a.亲水型表面活性荆:工业上做抗静电 剂用的表面活性剂主要品种觅表1 b.导 电添加剂 :金属粉末、导电纤维、炭 黑等。控制导电添加剂的使用量,可以方便地 调节其制品的抗静 电性能,但要满足某 一临 界值 ,才能较大地改善抗静电性能。 c.茂环金属配合物 :如双 (甲基茂)合钴 及其类似 物,因耐热性较 差 (200"C左右 分 解),限用于低温加工聚合物。 维普资讯 http://www.cqvip.com 精 细 石 油 化 工 表1 表面着性抗静电剂的主要品种 种 类 结 构 主 要 组 成 适用树脂 特 点 亲油基 :单烷基、双烷基 抗静电效果 好,一般热稳定性 阳离子型 季馈盐类 离子对 :卤末、瞬酸、高氧酸、有机酸 欠佳,有着色作用,毒性较大 脂肪酸多 亲油基 :单烷基 .职烷基 元醇 酯 多元醇 :甘油、山梨糖醇 、聚甘油睹、寨氧己烯 、聚 非离子型 氧丙烯 聚烯烃 与树脂栩容性好.耐热稳定性 ABS 好.抗静电效果好.无毒(或低毒) 聚氧 己烯 亲油基 娩基胺、烷基酰胺、脂肪醇、烷基酚 加成物 亲水基 :聚氧乙烯、聚氧己烯+聚氧丙烯 甜菜碱 阳离子部分 娩基胺、烷基酰胺、眯哇啉 聚擗烃 两 性 型 抗静电性能较好 丙氪酸盐 阴离子部分 :羧酸盐、磺酸盐 ABS 磷酸盐型 亲油基 脂肪醇聚氧乙烯 聚烯烃 阴离子型 PS、ABS 对材料机械性能影响较大 ,导 确酸盐型 亲油基 :娩基.芳烷基 囊抗冲强度下降 d.新烷氧基有机金属化合物 :以新烷氧 基钛酸盐和锆酸盐 (或酯)为主成分的复合 物,用量小,在聚合物中形成不起霜的有机金 属 电子传递通路而显示导静电作用 ,其导电 性与周屡湿度无关 。 内加型抗静电剂的作用方法可以分为以 下2种: a.反应型抗静电剂 :通过接枝与共聚 ,使 聚合物结构中带有较多的极性基团或离子化 基团,降低电阻,增加导电性。 b.混入型抗静电剂:是将抗静电剂均匀 地分散于高分子材料中。 抗静电剂的加入量,后者仅为前者的 。 而前者要达到与后者同样的抗静电效果相当 困难0)。 5 抗静电剂的作用机理 a.吸湿性表面活性剂 :是通过 向表面迁 移,吸收空气中的水分 形成导 电通路,消除 静电荷 。 b.导电添加剂:将金属粉末或炭黑分散 在塑料中,其导 电机理一般解释为导电粒子 在间距 小于lO^ 时 .在电压作用下形成导电 通路 ,另外 ,在非导体聚合物隔开的导 电粒子 之同,电子隧道跃迁也会产生导 电作用“ 总 之 ,导电粒子在塑料中的导电性 ,是各种导 电 机理在不同条件下发挥作用的统计平均值 。 c.茂环金属配合物 :在相邻的共轭环之 间,由于 电子的离域效应,使得 电子传递 比 较容易,如双(甲基茂)合钻及其衍生物。 d.新烷氧基有机金属化合物:某些含新 烷氧基钛酸盐和锆酸盐 (或酯 )的配方,对聚 烯烃类、聚酯类等有昵显的抗静电作用,用量 少、效果显著,它们在聚合物中形成有机金属 化合物内部电子传递通路,传递静电荷,其导 电性与环境湿度无关。它耐高温,耐抽提,是 用于低温环境的理想抗静电剂 。 4 影响抗静电剂效果的主要因素 4.1 与 塑料 的相容性 抗静电剂与塑料要有适度的相容性 。影 响相容性的固素主要有: 4.1_1 极性 抗静电剂与塑料极性之间应保持适当平 · 衡 极性相近者相容.极性差别大的混合 困 难,还影响塑料表面质量及加工性 。 4.1.2 构成高聚物的分子结构 在与分子结构有关的参数中,首先考虑 的是玻璃化温度(Tg)。在此温度以下,高聚物 分子呈冻结状态,在此温度以上分子呈微布 朗运动状态,加入其中的抗静电剂,借助于分 子 的链段运动 向表面迁移。玻璃化温度高的 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 精 细 石 油 化 工 聚合物 ,抗静 电剂很难 向表面迁移而发挥作 用 。所以在此情况下,应选极性差稍大的抗静 电剂 ,适当增加用量,有时为了加快迁移还要 加热处理 ,以期尽快显示抗静电性。 4.1.3 结晶状态 内加型抗静 电剂 ,存在于高聚物的非结 晶部分 ,借助于分子的链段运动向表面迁移。 因高聚物的结晶状态不同,抗静 电剂的迁移 速率也不一样 4.2 抗 静 电剂的表面浓度 抗静电剂在塑料制品的表面分布 ,必须 达到一定浓度才能显示抗静 电效果 ,该浓度 称为临界浓度 。各种抗静 电剂的临界浓度依 其本身组成和使用情况而异。在 PE吹塑膜 表面涂覆不同浓度的二羟乙基硬脂酰胺 甲醇 溶液,当二羟乙基硬脂酰胺的表面浓度达0.5 ×10 mg/cm 时方显示抗静电作用。 4.3 与其它添加剂之 间的 关系和表 面处理 复配得 当与否是抗静 电效 果发挥的关 键。抗静 电剂与抗静电剂或抗静电荆与其它 添加剂复配后 ,可能呈现最佳协同效应 。加入 增塑剂会导致软质 PVC制 品抗静 电效果改 变。某些润滑剂、稳定剂、颜料 、填充剂、阻燃 剂等也会影响抗静电效果。当稳定剂是金属 皂类阴离子,抗静电剂是阳离子时,两者可能 相互抵消。无机填料对抗静剂的吸附性、尤其 是阻燃剂与抗静 电剂复合,可能出现的反协 同作用等 ,在进行助剂复配时均应注意 。 另外,对塑料表面进行适当处理 ,如使表 面部分氧化,可产生某种极性集团,它与抗静 电剂相互作用往往有叠加效果 ,使抗静 电效 应得到充分发挥。 4.4 环境 湿度 以表面活性剂为主体的抗静电剂,其抗 静 电性与环境中空气湿度密切相关。湿度太 则抗静 电性 能好,吸湿后抗静 电剂能产生离 子结构,塑料表面 的导 电性可大大增加。所 以,抗静电剂与具有吸湿性的、能在水中电离 的无机盐、有机盐、醇类等合用 ,往往能促进 抗静电效应的发挥。 4.5 其它 抗静 电制 品的加工方法不同时,抗静 电 剂的分散状态与迁移速度不同,效果也不同。 对于不同的树脂 ,要想达到同样的抗静 电效 果,需要按下列顺序递增抗静电剂用量: LOPE、LLDPE、HDPE、PP 5 抗静电效果的判断 在树脂 中,以表面活性剂为主体的抗静 电剂一般在成型后24~72h内迁移到表面,7 ~ 15天后达最佳效果。增加抗静 电剂用量,或 不同类型的抗静电剂混和 使用,能加速这个 过程,具体效果需通过测试确定 。 常用的测试方法有测定表面电阻率和体 积电阻率,测定试样的摩擦起电情况,测定试 样的静 电半衰期。一般情况下测定1~2个参 数就可以了。 防静 电制品的防静 电性能是否符合要 求,应根据其产品特点和使用情况而定,有特 殊规定者除外。 6 国内抗静电剂的主要品种和今后发展 目前 我国塑料用抗静 电剂有几十个品 种,但效果显著并形成生产能力的尚少,年生 产量无具体统计。据有关部门估计 ,塑料与纤 维用抗静 电剂合计,不超过500t/a,其中用量 较大的有 阳离子季铵 盐类,如我院的 ASA一 150、As 153,抗静 电效果较好 ,无毒,耐受 230℃以上高温,用于 PVC中效果突出。非离 子型抗静 电剂 ,ASA一10、20⋯⋯90,可用于各 种类型的聚烯烃、ABS和 PS中,是 目前抗静 电剂中用量最大的一种 ,其中 ASA一50特别适 于制成浓缩母粒用在 BOPP中。AsA一10是一 种无胺、无刺激的抗静 电剂 ,适于电子元件的 包装薄膜 用。KSM一1系列抗静电浓缩母粒的 研制成功 ,取代了同类进 口母粒 。今后还要不 断开发耐久性、稳定性好的、低毒,无毒的抗 静电剂及不受湿度影响的不起霜抗静电剂。 参 考 文 献 维普资讯 http://www.cqvip.com 16 # 精 细 石 油 化 工 ,占一 f8 PVC用润滑剂 ZB一74的制备和应用 韭立. (淄博市化工研究院) 介绍1种以多元醇、饱和一元酸和二元酸在催化剂存在 F,两步酯化反应制备 PVC加工用 外部润滑剂 zB-74的方法及其使用情况 该产品已达到德国汉高公司同类产品的水平。 关麓词:PVC漓精剂 脱模剂 丁日 弓 -弓 催‘6剂 I 目U 昌 聚氯乙烯树脂是目前国 内外产量较大的 热塑性合成材料之一 ,它具有很多优点。但 是 ,其成型加工却比较困难 ,必须添加多种助 剂来改善其加工性能 随着塑料加工的迅速发展,对配套助剂 提出了新的 。润稽 剂 ZB一74是为满足塑 料加工的需求而研制的。该产品是以多元醇、 饱和一元酸及二元酸在催化荆存在下,两步 酯化反应制备的多元醇高分子酯,其性能已 达到德国汉高公司同类产品的水平。该产品 的研制填补了国内空白,现已替代进口产品。 2 产品的制备 2.1 原料 多元醇(羟基数3~5),工业级 饱和一元酸(c 。一 ),工业级 饱和二元酸(ce或 C o),工业级 锡,99 以上 - 双氧水(工业级),27 2.2 合成 方法 l 化学工业科学技术情报研究所 ,《世界精细他工手 册 》,139 2 王万恕 ,《他工科拄动态》,1986 3 《塑料科技》,1989,(4) Monte,S。J。G。Sugermaa。 ∞“ l圊 哪 ∞m 伸吲b 附 March/April, 1987 (收稿 日期:1990—07—03) ANTISTATIC AGENTS FoR P】LAS11CS Sun Shuyun (鼬 衄 m 肺 L‘嘲r& № ) Abshtd character~ ics,antistaticm han ,a~ licationmethod,interferingfactorsand effect evaluatinn ofantistat- ic 4ge吣 for 啼 m brim~ly introduced· The d。 蛸 日c pro~ nt m 呻 蛄on arid deveIo trend about蛐 也 忸dc agents ar亡also reviewed Keywccd*:plas~e;Antistatic Agents 维普资讯 http://www.cqvip.com
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