抗静电剂知识总结分析
抗静电剂是添加在各种纤维中或涂在各种纤维表面以防止高分子材料的静电危害的一类化学添加剂。抗静电剂的作用是将体积电阻率高的高分子材料的表面层的电阻率降低到10Ω以下,从而减轻高分子材料在加工和使用过程中的静电积累。
在纺织工业中,抗静电剂按其应用方法可分为纤维外部使用和内部使用,外部使用又分为暂时性的和耐久性的,而内部使用的均为耐久性的。
在高分子材料合成时或在制作加工及纤维成型过程中添加进去的抗静电剂为内用抗静电剂。内用抗静电剂在塑料制品中使用较多,在合成纤维中也有成功例子,合成纤维制造成导电纤维不是用表面活性剂类的抗静电剂而是加入其它导电物质。这些纤维的织造通常是在纤维制造过程中加入一些导电物质,分别由以下两种方式而得。
导电塑料的定义当塑料及制品表面阻值大于10次方时较易产生静电;在8-10次方之间具有一定防静电性能;在6-8次方之间有很好的防静电性能;在4-6次方之间具有很有的防静电性能;当达到4次方以下具有了相当的导电性能,属于导体半导体材料。
我公司高分子长效型抗静电剂主要在材料中形成芯壳结构,不需要迁移到表面,也不依赖外界温、湿度而形成了导电通路,并以此泄漏电荷。
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添加抗静电剂后的ABS有什么优势?
普通abs塑料是由(a)、(b)和(s)三种单体组成的三元共聚物。三种单体的相对含量可以任意改变,制成各种树脂,而抗静电ABS则是在原料ABS中加入ABS抗静电剂。抗静电剂是在塑料中加入或涂在模塑制品表面以减少静电积聚的添加剂。一般来说,根据使用方法,抗静电剂可分为内加型和外涂型两种,塑料主要是内加型。根据抗静电剂的性能,也可分为两类:时效性抗静电剂和长久性抗静电剂。
普通ABS树脂的结构主要由硬ABS树脂主链的弹性体和接枝共聚物或橡胶弹性体与硬ABS树脂的混合物组成。因此,不同的结构表现出不同的性能,弹性体表现出橡胶的韧性,刚性ABS树脂表现出刚性,可以分为高冲击型、中冲击型、一般冲击型和冲击型。
添加ABS抗静电剂后的ABS塑料具有强度高、拉伸强度强、加工过程中无有毒气体等优点,能达到良好的透明性和加工产品的质量标准。所以现在这种塑料被广泛使用。由于这种塑料的模型很多,在使用和加工过程中有不同的针对性和效果。
塑料静电的防治加入一些具有吸湿作用而又对塑料无害(助剂)材料,来降低其表面电阻,这就是塑料的防静电剂,根据塑料品种不同选择的抗静电剂的种类使用;无论是离子型非离子型都属于吸湿性抗静电剂,就是加入这些助剂后,这类材料吸取空气中的水分,降低表面电阻,以达到防静电性能。
作为高分子结晶聚合物弹性体的长效型防静电剂,其分子结构形式为极性链段与两亲性链段的交替循环结构,因此,与绝大多数材料,无论是极性材料还是非极性材料都具有良好的相容性。
使用抗静电剂的效果
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 。表面活性与亲水基种类、憎水基种类 、 分子的形状和分子量大小等有关。当抗静电剂分子在相界面作定向吸附时,会降低相界面的自由能及水和塑料之间的临界接触角。
根据极性相似规则,表面活性剂分子的碳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。在空气湿度相同的情况下,亲水性好的抗静电剂会结合更多的水,使得聚合物表面吸附更多的水,离子电离的条件较充分,从而改善抗静电效果。
抗静电剂的分子量太高,不利于它向高聚物表面迁移;分子量太低,耐洗涤性和表面耐摩擦性不佳。通常抗静电剂的分子量比高聚物分子量小得多。加入低分子量物质可能会使高聚物材料的物理机械性能恶化。为了减少这种不良影响,抗静电剂的一般添加量为 0.3%~2.0% 。抗静电剂的添加量还视制品用途而异。
CMC (临界胶束浓度)值是表面活性剂表面活性的一种量度。CMC值越小,表面活性剂达到表面( 界面 )吸附的浓度越低,或形成胶束所需浓度越低,因此抗静电性的起效浓度也越低。
不同结构的抗静电剂添加量不同,并且随制品形式的不同而不同。添加量有一个范围。过低,抗静电效果不明显,过高,会影响材料的物理机械性能。薄膜、片材等薄制品的添加量较少,厚制品的添加量则相对较多。
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抗静电剂有哪些结构特点?
抗静电剂一般都具有表面活性剂的特征,结构上极性基团和非极性基团兼而有之。常用的极性基团(即亲水基)有:羧酸、磺酸、酸、的阴离子,胺盐、季铵盐的阳离子,以及-OH、-O-等基团,常用的非极性基团(即亲油基或疏水基)有:烷基、烷芳基等,从而形成了纤维工业常用的五种基本类型的ASA,即胺的物,季铵盐,酸酯、以及聚乙二醇的物。
ASA 当涂层用时,疏水基团吸附于材料表面,外层形成一层ASA 的分子层;当采用共聚方法形成双组分纤维时,外部的ASA 分子层受到破坏,内部的ASA 便可以渗透到材料表面;材料表面有一个平滑的ASA 分子层,表面摩擦系数的降低使静电产生几率减少,但外用ASA 耐洗牢度不好,可考虑用反应性化合物与纤维在高温下形成共价键结合。
外用ASA 一般以水、醇或其它作为溶剂或分散剂,进行涂覆疏水基团附着于材料表面,向外排列的亲水基团吸收环境中的微量水分,因为水是高介电常数的液体而形成导电层,并且纤维中所含的微量电解质也一定程度地降低表面电阻;用于织物的ASA 多为饱和长碳链阳离子表面活性剂,因纤维表面呈负电性而容易被吸附形成湿气膜,这样材料摩擦间隙的介电常数也明显提高;如果ASA 为离子化合物时,本身便具有离子导电作用。
内用ASA 在聚合物中分布是不均匀的,当添加到一定数量时,复合材料的表面会形成一层亲水基团向外排列的膜,同时内部的ASA 能向表面渗透以补充膜层的缺损;因此ASA 与聚合物的相容程度便形成了矛盾的两方面,相容性好会使向外表渗透速度放慢,难以及时补充表层ASA 损失,反之又会使材料过早地丧失抗静电性能。
一般来说,添加导电物质如金属粉、金属短纤维、导电炭黑等可以达到抗静电目的。但缺点明显:添加量大,材料比重大,颜色单一,难以染色。我司研发的抗静电剂是一种能防止静电荷产生,或能有效地消散静电荷的物质。在加工过程中掺入抗静电剂达到抗静电目的。本品采用高分子合成工艺,合成的典型的热塑性高分性体聚合物,热分解温度大于290度以上。添加后可以达到10E6-9Ω.cm的抗静电性能要求。的可以做成105以下,形成导电高分子。既可以满足抗静电的功能需要,又具有增韧改性剂的。
本产品为长效型抗静电剂,不完全依赖表面吸水,所以受环境湿度的影响小。与迁移性抗静电剂相比,其抗静电效果持久。
本公司是一家专业的功能性高分子材料和功能助剂服务商,自创立以来与上下游供应链企业及国内学府保持着密切的合作。 公司秉承“技术为先,诚信为本”之宗旨,采用量体裁衣的方式为客户提供技术解决方案,从而实现功能材料的定制化与专业化生产。 公司主打产品:各种工程塑料长效抗静电剂、PC/PMMA/ABS/PET等高透明抗静电剂、透明增韧剂等。