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表面活性剂在塑料工业中的应用——塑料抗静电
摘自:日期:2020-09-28 14:30

一、抗静电剂的作用机理及筛选条件

一般认为,抗静电剂的作用方式有四种:(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,形成一个单分子的导电膜;(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性;(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性;(4)增加制品的平滑性,降低其摩擦系数。

较好的抗静电剂应具备如下条件:(1)抗静电效果大而持久;(2)与塑料的相容性适中;(3)耐热性好,在成型加工的高温或反复进行热加工时不分解;(4)不影响塑料的加工性能和制品性能;(5)与其它助剂的相容性好,无对抗效应;(6)无毒无臭,对皮肤无刺激;(7)价格低廉。

抗静电剂可直接覆盖于塑料表面(外用型);也可混合在塑料内部,其分子逐渐渗析到塑料表面(内加型)。两类抗静电剂的使用方法及性能对比如下所述。

内加型抗静电剂按配比0.08-5phr(每百分树脂)直接加入或制成浓缩母料粒子;由树脂加工厂或制品加工厂或与其它添加剂一起加入原料内。洗涤和摩擦可使抗静电性能减小,但由于渗析到表面作用不断加强,仍可保持抗静电性能;由于制品内部抗静电剂渗析到表面需数小时或数天之久,因此,抗静电作用显示较迟;抗静电剂的结构类型、配方与塑料类型、加工工艺及产品使用方式有关。

外用型抗静电剂是按0.1-10%的水溶液或其它溶剂溶液用浸渍、辊涂、喷涂或刷涂在制品表面,一般由模制工、二次加工者,装配工或包装工涂覆在制品表面。若抗静电剂失去产品即不具备抗静电性能;制品涂覆抗静电剂后立即具有抗静电性能;多数情况下,抗静电剂类型和塑料品种无关。

因此,内加型抗静电剂一般需要仔细地筛选。

二、抗静电剂的结构类型及特点

抗静电剂按化学结构可分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型。非离子型大多数无毒,因而可用于食品包装材料;阴离子型耐热性及抗静电效果优异、但有妨碍透明性的颂向;阳离子型抗静电效能高,但耐热性不如其它类型的抗静电剂;两性型抗静电效果类似于阳离子型,但耐热性一般比非离子型和阴离子型稍差。
如何根据塑料种类选择适宜的组分及比例复配成效能好的抗静电6剂是塑料抗静电剂研究的趋势之一。从下面的几例配方可看到这一点。

配方一、含有30-48%C8-22脂肪酸(≥70%月桂酸)的甘油酯(45-78%单甘油酯)和52-70%CnH2n+1CONHC2H4OH21)的混合物用于聚烯烃,抗静电效果好。如:45%癸酸——月桂酸(10:90)的甘油酯(75%单甘油酯)和55% I组成混合物,含有这种混合物的聚丙烯在2550%相对湿度下放3小时后的表面电阻率为5.2×109Ω/cm2,不加甘油酯的同样聚丙烯在同样条件下的表面电阻率为8.2×1014Ω/cm2

配方二、100份聚丙烯,0.5份抗静电剂混合物,该混合物含癸酸单甘油酯—月桂酸单甘油酯(10:90),(A)及癸基二乙醇酰胺—月桂基二乙醇酰胺(10:90),(B),当A:B=45:55时,注塑制得的板材,1小时后表面电阻为2×1010Ω(2555%相对湿度),而A:B=35:65J时,财样制得板材表面电阻为8×1015Ω。

配方三、100份聚丙烯,0.5份组成如下的混合物:25%C16H33NCH2CH2OH2C16H37NCH2CH2OH210:70,

25%C16H33OHC13H37OH30:70),50%C15H31COOHC17H35

COOH30:70)的甘油酯(8%甘油三酯),将以上各组分混合,注塑,所制板材在5小时后表面电阻为3×109Ω,1个月兵团为6×109Ω;而当C16H33NCH2CH2OH2C18H37NCH2CH2OH2比例为15:85时,同样所制板材表面电阻分别为3×1014Ω和9×1012Ω。

不仅非离子型表面活性剂可以混合作为塑料抗静电剂,而且,阳离子型与非离子型,阴离子型与非离子型,阳离子型、阴离子型与非离子型也可混合作为塑料抗静电剂,具有较好的抗静电性能。

配方四、200PVC7.8CH5N+CH2CH2OH2CH2CH2O2

CC15H33MeCH2SO3   3C12H25CH2(CH2CH2O)16H,  5.2HOCH2CHMeOH配成混合物制和是板材,比表面电阻为9×109Ω/cm

配方五、200PVC9C15H31SO-3 2C12H25CH2CH2CH2O16H配成混合物制得板材,比表面电阻为8×107Ω/cm

配方六、200PVC7.2CH3N+CH2CH2OH2CH2CH2O2CC16H32CH31.5C15H31SO-3 4C12H25CH2CH2CH2O15H配成混合物制得模塑品,比表面电阻为7×107Ω/cm

四、我国塑料用抗静电剂的生产及研究概况

我国塑料抗静电剂研究起步较晚,已商品化的品种不多,应用推广工作还相当薄弱,表3列举了主要品种及生产厂家。

3  国内塑料抗静电剂品种

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