抗靜電劑按其作用方式可分為內(nèi)加型和外涂型。內(nèi)加型可以直接加入聚合物中成為共混或“內(nèi)部”抗靜電劑;外涂型通過溶液或乳液涂布在塑料表面,成為“外部”抗靜電劑。
熱塑性塑料的加工主要采用復(fù)合型抗靜電劑??轨o電劑的不斷遷移可使塑料制品保持長期持續(xù)的抗靜電效果。添加型抗靜電劑品種和用量的確定和選擇一般憑試驗或經(jīng)驗作調(diào)整。幾類更重要的常用內(nèi)加型抗靜電劑及常用用量見表1。
表1 幾種內(nèi)加型抗靜電劑的用量
聚合物 |
主要抗靜電劑 |
典型使用濃度 |
LDPE/LLDPE |
乙氧基烷基胺 |
0.05―0.15 |
脂肪酸脂 |
1.00―2.00 |
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LDPE |
乙氧基烷基胺 |
0.10―0.20 |
脂肪酸脂 |
1.00―2.00 |
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PP |
乙氧基烷基胺 |
0.10―0.20 |
脂肪酸脂 |
1.00―2.00 |
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硬PVC |
烷基磺酸鹽 |
0.50―2.00 |
增塑PVC |
脂肪酸脂 |
0.50―2.00 |
烷基磺酸鹽 |
0.50―1.50 |
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PS |
乙氧基烷基胺 |
0.50―1.00 |
烷基磺酸鹽 |
1.50―2.00 |
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脂肪酸脂 |
1.00―2.00 |
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ABS |
乙氧基烷基胺 |
0.50―1.00 |
烷基磺酸鹽 |
1.00―2.00 |
塑料加工過程中,抗靜電劑必須承受160~300℃的加工溫度。在此熱歷程中,抗靜電劑揮發(fā)性不能過大,不能和聚合物或其降解產(chǎn)物或其他的添加劑發(fā)生副反應(yīng)。在很多情況下,含氮物質(zhì)不適用于PVC,因其堿性部分可促進PVC的降解,生成黑色產(chǎn)物。使用磺化烷烴時,正確選擇PVC的熱穩(wěn)定劑非常重要。它們之間可能發(fā)生反應(yīng),例如,鉛、鋇/鎘和磺化烷烴反應(yīng)變成紅色或棕色。
通常在塑料加工過程中,抗靜電劑和其他添加劑、顏料一起在混合設(shè)備中進行共混。采用預(yù)混(如在轉(zhuǎn)鼓式混合器)的方法可以先將添加劑均勻地分散在塑料顆粒中。由于它們部分不相容,具有一定的滑脫效應(yīng),給擠出造粒帶來困難。少量的增摩填料(如SiO2)的加入對解決這個問題有所幫助。液體抗靜電劑也可以通過進料泵直接進入擠出機的熔融段。
為了達到抗靜電劑的混合分散效果,需要將少量的相對不相容的添加劑均勻分散在相當(dāng)多的聚合物中。例如聚乙烯制品,1.5kg的液體脂肪胺要混入1000kg的聚乙烯樹脂顆粒中,抗靜電劑的這個用量僅能潤濕混合體的表面,因此,究竟有多少抗靜電劑進入塑料就是個問題。解決這個問題的有效方法是先將抗靜電劑分散在與產(chǎn)品相容性更好的基質(zhì)中,制成與這些聚合物樹脂顆粒大小差不多的濃縮母料。對于較難處理的液體抗靜電劑,則可以采用特殊的加工方法。
2.外涂型抗靜電劑
將外涂型抗靜電劑配制成溶液,噴淋、潤濕或浸漬塑料制品,然后將其干燥,可使制品快速發(fā)揮抗靜電性能。此方法的優(yōu)點是在選擇抗靜電劑時,既不用考慮熱穩(wěn)定性,也不用考慮與塑料的相容性,因此可選用的抗靜電劑品種大大增多了。涂覆型抗靜電劑大多是水溶性成分,耐濕性、耐摩性差,需要多次施用。
抗靜電劑的近期發(fā)展趨勢
目前國外抗靜電劑發(fā)展速度很快,尤其是美國、西歐和日本等發(fā)達國家的研究人員都正致力于開發(fā)新型抗靜電劑。如美國Witco公司、美國菲澤公司、Hoechst公司、KENICH石化公司、日本三洋化成工業(yè)公司均相繼推出了新的產(chǎn)品。國外抗靜電劑的發(fā)展趨勢是趨向于持久、耐熱、適用性廣和品種系列化,此外用于計量和操作加工的固體抗靜電劑品種也在逐漸增加。
今后國內(nèi)研究方向主要是集中在開發(fā)耐高溫、耐久性強、低毒或者無毒的抗靜電劑,同時新型多功能母料的開發(fā)也十分引人關(guān)注。