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常用的抗静电剂有哪几种?详解永久抗静电剂工作原理

发布日期:2022-07-30 15:11:39

外涂型抗静电剂加到水里,抗静电剂分子中的亲水基就插入水里,而亲油基就伸向空气。当用此溶液浸渍高分子材料时,抗静电剂分子中的亲油基就会吸附于材料表面。浸渍完后干燥,脱出水分后的高分子材料表面上,抗静电剂分子中的亲水基都向着空气一侧排列,易吸收环境水分,或通过氢键与空气中的水分相结合,形成一个单分子导电层,使产生的静电荷迅速泄漏而达到抗静电目的。

抗静电剂的效果首先取决于它作为表面活性剂的基本特性――表面活性。表面活性与分子中亲水基种类、憎水基种类、分子的形状、分子量大小等有关。当抗静电剂分子在相界面上作定向吸附时,就会降低相界面的自由能及水和塑料之间的临界接触角。这种吸附作用,与基体的性质有关,而且还与表面活性剂的性质有关。根据极性相似规则,表面活性剂分子的碳氢链部分倾向与高分子链段接触,极性基团部分倾向与空气中的水接触。高分子材料作为疏水材料,抗静电剂在其表面的主要作用就是形成规则的面向空气中的水的亲水吸附层。

永久抗静电剂

表面活性剂类内混型抗静电剂的作用,在高分子材料成型过程中,如果其中含有足够浓度的抗静电剂,当混合物处于熔融状态时,抗静电剂分子就在树脂与空气或树脂与金属(机械或模具)的界面形成最稠密的取向排列,其中亲油基伸向树脂内部,亲水基伸向树脂外部。待树脂固化后,抗静电剂分子上的亲水基都朝向空气一侧排列,形成一个单分子导电层。在加工和使用中,经过拉伸、摩擦和洗涤等会导致材料表面抗静电剂分子层的缺损,抗静电性能也随之下降。但是不同于外涂敷型抗静电剂,经过一段时间之后,材料内部的抗静电剂分子又会不断向表面迁移,使缺损部位得以恢复,重新显示出抗静电效果。显然,环境湿度越高,抗静电剂分子的吸水性就越强,抗静电性能就越显著。

永久性抗静电性能相对较好且稳定持久而被称为永久性抗静电剂。永久性抗静电剂与基础树脂之间以合金形式共混,均匀而细微地分散成线状或网状“导电通道”。基体高分子与亲水性聚合物(或其共聚物)组成的共混体系的结构状态发现,亲水性聚合物在特殊相容剂存在下,经较低的剪切力拉伸后,在基体高分子表面呈微细的筋状,即层状分散结构,而中心部分则接近球状分布。这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻,并且具有永久抗静电性能。

永久型抗静电剂可分为聚醚型和离子型两类。聚醚型如PEG型,包括聚酰胺或聚酯酰胺的聚氧乙烯醚体系,甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯共聚物等;离子型是通过高分子化学反应将小分子盐类引入高分子侧基得到的,如季铵盐型和磺酸盐型。

与低分子量的表面活性剂类抗静电剂相比,永久型抗静电剂具有抗静电性能持久,对空气的相对湿度依赖性小,对制品的表面性能影响小等优点。具有良好的永久性和及时性,并且能够在低湿度环境下也具有良好的抗静电效果。不过,永久性抗静电剂目前普遍存在添加量大(一般用量为15~25%),制品成本高,以及影响制品本体性能等问题,尚不可能完全取代普通抗静电剂。

产品主要应用于PS、ABS材料,添加量2~3.5%,可使制品表面电阻达到108~10Ω.本品也可应用于PE、PP、PVC、PC、PET等塑料制品,抗静电效果显著、持久。

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