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...
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。
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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
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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
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16
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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
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