高分子材料抗静电技术

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1、塑料改性Ξ高分子材料抗静电技术陈国华,翁文桂(华侨大学化工学院,福建泉州362011)摘要:介绍了静电的产生、危害及其防止的方法,重点评述了高分子材料抗静电技术的研究进展。关键词:高分子材料;抗静电中图分类号:TQ314.247文献标识码:A文章编号:1001-9456(2000)04-0031-04AntistaticTechniqueforPolymericMaterialsCHENGuo2hua,WENGWen2gui(ChemicalEngineeringCollege,HuaqiaoUniversity,Quanzhou362011,FujianChi

2、na)Abstract:Thedevelopmentofantistatictechniqueforpolymericmaterialsarereviewed.Keywords:antistatic;polymericmaterial及时消除产生的静电就尤为重要。有效的方法是提高高聚物的表面导电性或体积电导率。一般来说,当聚1静电的产生、危害及抗静电方法当两个物理状态不同的固体互相接触摩擦时,它们各自的表面就会发生电荷再分配,重新分离后,每一个固体表面都将带有比接触前过量的正(或负)电荷,这种现象称为静电。静电现象在聚合物的生产、加工和使用过程中是非常普遍的。由

3、于一般高聚物的电阻率高,其体积电阻率在1010～1020Ω·cm之间,一旦带上静电,便很难消除。这些电荷的积聚将可能造成很大的危害,如在医药上引尘、引菌;医疗手术上引起电颤事故;矿山、石油化工上引起火灾、爆炸;在电子工业上引起集成电路破坏;在纺织上引起纤维聚集等等。据报道〔1〕,美国电子工业每年因静电带电或放电造成的损失就达到100亿美元以上,防静电制品的市场需求量的年增长率达15%～20%。为防静电引尘、引菌影响医药产品质量,日本政府于1978年公布并实施了GMP法(GoodManufacturingPractice),要求从事医药生产和医疗手术的人员穿着无尘

4、、无菌服〔2〕。抗静电技术愈来愈受到人们的重视。由于摩擦产生的静电电量和电位决定于摩擦材料的性质、接触面积、压力和相对速度等因素,所以可通过选择适当的材料、减少静电的产生或使之互相抵消。当静电的产生无法抑制时,7Ω合物电阻率小于10·cm时,即可达到抗静电要求。2抗静电方法通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法,而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料或与其它导电分子共混的技术。下面就抗静电技术加以评述。2.1添加抗静电剂2.1.1抗静电剂的种类及特性表1列出了抗静电剂的种类及其

5、适用树脂〔3,4〕。从表中可看出,抗静电剂都是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,或(亲水性好)水溶性高分子物质。其中,阳离子型抗静电剂的抗静电性能优良,但耐热性能较差,而且对皮肤有害,因此一般用作外部涂敷;阴离子的耐热性和抗静电效果都比较好,但与树脂的相容性较差,并且对产品的透明性有影响。非离子型抗静电剂的相容性和耐热性能良好,对制品的物理性能无不良影响,但用量相对较大;两性离子型的最大特点是既能与阳离子型又能与阴离子型抗静电剂配合使Ξ本项目由国家自然科学基金(29874016)及福建省自然科学基金(F99007)资助。收稿日期:2000-04-24—31—

6、塑料2000年第4期(29卷)高分子材料抗静电技术子型〔5〕。用,抗静电效果类似于阳离子型,但耐热性能不如非离表1抗静电剂的主要种类PP、PVC2.1.2抗静电剂的使用方法和作用机理根据添加方式不同,高分子材料抗静电剂的使用可分为外涂型和内加型两类。外涂型抗静电剂是通过刷涂、喷涂或浸涂等方法涂敷于制品表面,它们见效快,适用广,但容易因摩擦、洗涤而脱失。因此只能提供暂时的或短期的抗静电效应。内加型抗静电剂是在配料时加入到树脂中,使其均匀地分散于整个聚合物内,它可从高分子材料内部向表面迁移,在表面形成均匀的抗静电层,它耐摩擦、耐洗涤,效能持久,是高分子材料中广泛使用

7、的抗静电剂类型。无论是外加型还是内加型,高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种:(1)抗静电基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)增加制品表面的平滑性,降低其摩擦因数。概括起来即两方面:(1)降低制品的电阻,增加导电性,加快电荷的漏泄;(2)减少摩擦时电荷的产生。2.1.3永久性抗静电剂许多亲水性聚合物由于其抗静电效能相对较好且稳定持久,而被称为永久性抗静电剂。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显

8、著影响。许多学者研究了基