塑料用抗静电剂

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表面活性剂为主 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. 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 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,效果显着,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 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 ×10mg/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,但效果显着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,As153,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 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 提出了新的要求.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Co),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) ANTISTATICAGENTSFoRP】LAS11CS SunShuyun (鼬衄m肺L’嘲r&?) Abshtd character~ics,antistaticmhan,a~licationmethod,interferingfactorsandeffe ctevaluatinnofantistat- ic4ge吣for啼mbrim~lyintroduced?Thed.蛸日cpro~ntm呻蛄onariddeveIotrendabout蛐也忸dcagents ar亡alsoreviewed Keywccd*:plas~e;AntistaticAgents