抗靜電專題

抗靜電專題

編者按:眾所周知,塑料具有較好的電絕緣性能,因而廣泛應用于工業生產和日常生活的各個領域。但塑料表面的高電阻率往往使其容易產生靜電積累,從而引起吸塵、電擊或火花放電等不良現象,不利于塑料制品的加工和使用。如塑料薄膜加工過程中常因靜電而發生卷曲和黏附,電子計算機及其他電子產品因使用塑料殼體所帶來的靜電損害等等。輕則出現各種質量問題,嚴重時還會引起燃燒或爆炸等惡性事故。因此,塑料的抗靜電問題已經引起人們的高度重視。塑料的抗靜電處理方法很多,如機械法、濕度調節法和物理化學改性法等。由干前兩種方法受設備或環境條件的制約,因此目前普遍采用添加抗靜電劑的化學改性方法,即將抗靜電劑加入到樹脂中或涂于塑料表面,從而降低塑料制品的表面電阻率,減輕或消散塑料在加工和使用過程中的靜電積累。論壇里面的抗靜電復合材料版塊已經有很多壇友進行了深入討論,現將一部分帖子整理如下,供讀者參考。我刊今后將不定期將“中塑互聯,http:// bbs.ourp las.cn”上優秀的帖子整理刊發,敬請讀者關注。

問:客戶的要求很模糊,沒有指定PP的表面電阻率達到什么數量級,而是一句簡單的防止表面積灰,不知道表面電阻率達到多少可以達到客戶的要求?目前,我生產的產品表面電阻率為1011～1012Ω,體積電阻率為1014Ω·m。

答:防止表面積灰這個要求太模糊,而且從理論上說僅僅依靠降低電阻率實現不了防止表面積灰,金屬的電阻率低,可時間長表面照樣積灰。只能是在有靜電的狀況下能夠消除靜電,不產生吸附作用。

一般而言,PP的表面電阻率達到109～1011Ω,就能防止灰塵與基材有較大附著力,且容易清理。但是溫度、濕度對表面電阻率的影響很大,不同的溫度、濕度下測試結果是不同的,所以要考慮季節和地區來掌握抗靜電劑的添加量。

同時,還要考慮防靜電產品的時效性及其對環境的依賴性。大部分遷移性抗靜電劑的有效時間比較短,并且在濕度比較低的時候效果差,會影響產品的力學性能,如炭黑及表面活性劑類抗靜電劑對產品的力學性能都有比較大的影響。在電子包裝領域中,還要考慮抗靜電劑的潔凈程度,要求低析出。因此,根據產品的用途,選用合適的抗靜電劑。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友謝子修、sudden2046、huasulong、zfn320、lym2008、hzwzw、azureyoo、haosen0329、kocher、zsq6、ju2008、mayoup、英、bluemusic等)

問:生產抗靜電阻燃PP,抗靜電效果為不吸塵即可,但要求在125℃下干燥14d后,制品表面不發黏,且不變黃,請問添加哪種抗靜電劑較好?

答:普通抗靜電劑的使用溫度一般不超80℃。在125℃下干燥14 d后制品不發黏,必須采用永久性抗靜電劑,一般要添加10～20份才能滿足要求。常規的離子型、非離子型、遷移性抗靜電劑都不適用。制品烘干14 d后,需要一段時間來吸收空氣中的水分,從而達到抗靜電的效果,所以遷移性抗靜電劑不滿足使用要求。永久性抗靜電劑雖然能達到要求,但是其成本非常高。如果制品是黑色的,可以考慮使用導電炭黑。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友phenix、hu8340、hapblue、yulihua、莊主夫人、stanley_liu、xm jlsh、jianhan0216等)

問:BOPP薄膜的加工或使用過程中,由于薄膜間的摩擦而產生靜電作用,會吸附空氣的灰尖或其他污染物,不僅影響到薄膜表面的美觀,而且在使用過程中也會發生相互黏結,影響正常生產,如何才能消除靜電?BOPP薄膜都可以采用哪幾種抗靜電劑?

答:在BOPP薄膜的加工過程中要加入抗靜電劑或抗靜電母料可降低并消除靜電?？轨o電劑種類很多,按化學結構來區分,有陽離子型抗靜電劑、陰離子型抗靜電劑、非離子型抗靜電劑和高分子導電型抗靜電劑4種。其中高分子型永久抗靜電劑可分為聚醚型和離子型。聚醚型包括聚環氧乙烷(PEO)、聚醚酯酰胺、PEG、PEEA和丙烯酸甲酯等;離子型包括季銨鹽基甲基丙烯酸酯共聚物等。與低相對分子質量的表面活性劑類抗靜電劑相比,高分子型抗靜電劑有抗靜電效果且持效期長,發揮抗靜電作用快,對空氣的相對濕度依賴性小等優點。

BOPP薄膜中抗靜電劑的添加量要依據抗靜電劑的分散度來定,分散度高,可以相對添加少一些;分散性差,就要多加一些。同時,抗靜電劑的選擇及加入量與生產薄膜品種、厚度、季節等有關,添加量的多少可通過實驗室檢測薄膜表面電阻或靜電半衰期得出。

如果是平膜和熱封膜,可以選用ASPA 2-446和ASP-3200;如果是煙膜可以選用AST-1000;如果要同時具備爽滑功能和抗靜電功能的話,平膜可選用ASPA-2485;熱封膜可選用 FASPS-2950,添加量一般為2%～3%。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友 bdzhaodl、hansonli、swordfish、gemshcn、云起隨心、zhezhi、bdzhaodl、170506390等)

問:阻燃PC/ABS中加入少量的非永久性抗靜電劑之后,其阻燃性能大幅度下降,由 V-0級變為不阻燃。阻燃劑為無鹵阻燃體系,抗靜電劑是烷基磺酸鹽類,屬于表面遷移型,用量為2%。請問這是什么原因造成的?如何才能在保證阻燃性能的前提下提高材料的抗靜電性能?

答:可能的原因及解決方案如下:(1)抗靜電劑的用量2%不算多,估計是與阻燃劑發生了反應,可以試試其他抗靜電劑,如碳納米管,只需要添加2%～3%就可以達到需要的效果,而且對阻燃性能沒有影響; (2)烷基磺酸鈉本身的可燃性不強,阻燃性能下降的原因可能是烷基磺酸鈉成為了碳源;(3)可能是抗靜電劑形成了貫穿網絡;(4)PC/ABS的無鹵阻燃估計是采用了四苯基(雙酚A)二磷酸酯(BDP)和四苯基間苯二酚二磷酸酯(RDP),抗靜電劑烷基磺酸鹽類會促進BDP和RDP的分解。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友y羊羊y、昭視未來、gxb657325885、zfn320、zhongdan613、hzwzw、zhouqiacai、chenxj等)

問:生產中采用的磺酸鹽類抗靜電劑的熔點較低,只有50℃,在擠出機一區就熔化了,導致堵料,堵在下料口處的粒子全部結成塊,不知各位在使用抗靜電劑時有沒有出現類似的情況,如何解決?

答:解決方案主要有:(1)改用抗靜電母料;(2)可能是潤滑不夠,適當增加潤滑劑用量;(3)將進料區的溫度適當降低一些;(4)可以加入少量的填料。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友我愛中華、panqunyan、dgzhuji1230、polygfz、無名小卒、zhouqiacai等)

問:抗靜電劑從聚合物內部向表面的遷移速率如何確定?與哪些因素有關?

答:抗靜電劑從聚合物內部向表面遷移的速率取決于很多因素,包括:(1)抗靜電劑與聚合物材料之間的相對親和性。助劑與高分子之間親和性越差,則遷移速率就越快;(2)聚合物的結晶度。聚合物的結晶度越高,抗靜電劑從中遷移的速率就越慢;(3)聚合物中的助劑含量。某些助劑會吸收抗靜電劑;(4)抗靜電劑的用量。用量越大,遷移速率越大;(5)溫度。溫度越高,遷移速率越大;(6)抗靜電劑與聚合物之間必須有一種可控制的相容性?？轨o電劑通過向聚合物表面的遷移降低表面的電阻,同時也會從空氣中吸濕。如果一種抗靜電劑與聚合物相容性過好,則它就不會發生遷移。如果它與聚合物根本不相容,則它遷移得就太快,太頻繁,從而導致聚合物表面有太多油脂。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友gxb657325885、zfn320、zhongdan613、chenxj、kocher、hzwzw、zhouqiacai、xiniuwangyue、spino rt等)

問:生產的抗靜電劑PE-LD膜,在夏天會出現膜面發白現象,疑似抗靜電劑析出,請問怎么解決?

答:產品最好先進行析出測試,一般通過測試的產品即使在夏天也不析出,測試方法可以參照增塑劑析出測試辦法。

造成膜面發白的原因可能是單甘油酯析出,建議適當減少單甘油酯的添加量,或者加一些填充料進去,因為填充料能夠吸收部分抗靜電劑,但加入量要適當,否則會弱化抗靜電效果。同時,天氣溫熱時應該酌情減少抗靜電劑的加入量,不相容的部分容易析出。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友192137、gxb657325885、w uli、小鱷魚、無名小卒、小雨康橋、dgzhuji1230等)

問:選用烷基磺酸鈉作為PS片材的抗靜電劑,抗靜電效果時有時無,濕度小,效果就比較差,如何提高靜電效果的穩定性?

答:普通的抗靜電劑與使用環境的濕度有很大關系,為了使抗靜電效果穩定可以選用永久性抗靜電劑。烷基磺酸鈉抗靜電劑的作用機理在于遷移、吸水、形成導電膜。因此,不同材料中抗靜電劑的用量是不一樣的,抗靜電效果的持續時間也不一樣,同樣半衰期的長短也不一樣。短期抗靜電效果可以通過噴抗靜電溶液來達到效果。如果需要比較長效抗靜電就需要添加抗靜電劑了。永久性抗靜電劑的作用機理不是依靠析出到制品表面吸收空氣中的水分來達到抗靜電的作用,而是由于聚合物結構的原因起到抗靜電作用,不會因為空氣濕度、季節變化而影響抗靜電作用的效果。芬蘭Premix公司在這方面的研究很成熟,產品應用也已經十分廣泛。

(問題和解決方案來自“中塑互聯,http://bbs. ourp las.cn”網友 rainman、lajoho、jason771017、tomcat、qilusuliao、hanson、泥水、starw e、gfz13524等)