抗静电剂用于处理各个阶段的静电干扰(危害),或根据下游客户用途必须提供长效的静电防护。但是市场上可用的抗静电添加剂名目繁多且良莠不齐,为您的产品寻找合适的防静电添加剂可能是一项艰巨的任务!
进入合成高分子聚合物时代,让我们一起来全面了解抗静电剂其化学性质有关的重要方面,以及影响抗静电剂选择的因素,包括它们与各种聚合物(如聚烯烃,聚酯,聚酰胺,含氟聚合物等)的相容性(在下篇)。
防静电塑料是重要的有机合成高分子材料,随着电子产品微型化的应用非常广泛。
防静电策略,与选择技巧
静电荷的耗散取决于为不想要的电子从表面移开创造条件。
1、大多数抗静电剂利用电荷结构耗散物料的累积电荷。
2、其他抗静电剂仅依赖于电子的孤对电子和/或吸湿性。
通常,耗散或 ESD 聚合物具有:
1、表面电阻率为 10E5 或 10E6 ~ 10E12 欧姆;静电放电半衰期通常低于 60 秒。
2、根据目标应用,请注意电阻率过低会导致导电聚合物固有风险。
问题的严重性会各种各样,从轻微到非常严重,甚至令人恐惧。
例如:灰尘和其他污染物的吸附与黏着,使用和加工产生一系列问题;触摸塑料部件(如合成地毯,旋钮,汽车把手等)时会积聚静电或释放静电导致电击;绘画和印刷、打印中造成缺陷;有机粉末在易燃或易爆环境中起火、爆炸;电视,广播的电子干扰;半导体、集成电路、IC 芯片击穿。
静电剂的策略和化学
临时或长期的防静电策略
静电积累和放电广泛存在于:连续加工薄膜等塑料行业电子制造,处理和维修电子装配以及应用包装多灰尘的有机材料航空:闪电和干扰汽车:燃油管路的静电放电会引起火灾易燃易爆环境:医疗保健,手术室,油漆店,汽车维修店光学玻璃、汽车涂装车间。
因此,静电荷的耗散取决于为不想要的电子从表面移开创造条件。大多数抗静电剂利用电荷结构驱散材料累积的电荷。其他抗静电剂仅依赖于电子的孤对电子和/或吸湿性。
抗静电剂可以是液体,半固体或固体,应用于基材表面,抗静电母粒可以添加进入高绝缘塑料材料本身。
所应用的抗静电添加剂通常用于在处理的各个阶段中管理静电荷。它们被认为是暂时使用的。
如果“终身”静态保护是最终用途的标准,则需要将其并入材料矩阵中。抗静电地毯纤维和某些容易产生静电荷的复合材料。长效型抗静电剂主要是在制品表层呈现细微的层状或者筋状分布,构成导电性表层,而在中心部分几乎呈球状分布,形成所谓的“芯壳结构”,并以此为通路泄漏静电荷。因为高分子长效型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果。
此外,空气水(湿度)在协助抗静电机制消散电荷 (即通过导电性) 的机制中也起着关键作用。
在了解了抗静电剂在聚合物中的重要性之后,让我们探讨用于有效消散电荷的主要化学物质是什么......
抗静电剂化学材料
根据统计目前所有抗静电剂区分为无机和有机。没有最小化静态累积的通用策略,而是使用多种方式,有时结合使用。
聚合物中的防静电方式
导电阻率的降低是由于导电网络的形成,高的剪切力和聚合物的同向性会阻碍甚至破坏导电网络并产生相反效果。添加五次方®抗静电母粒可降低产品表面电阻率,分散表面电荷密度,可阻止塑胶制品在储存和使用中的灰尘吸附,防止塑料制品加工、运输时产生的静电荷力及高静电荷引起的放电破坏现象。
无机物抗静电
可以将无机盐和一些碱性有机元素掺入聚合物基体中,以抑制长期使用中的静电积累。掺入聚合物基质中的各种盐可以提供一些抗静电性能。虽然锁定在基质中,但离子性质尚不容易获得(离子分离)有助于电荷的耗散。
有机物抗静电
有机抗静电剂包括大多数用于辅助多余电荷从聚合物表面传导出去的材料。虽然有些可以掺入固体基质中,但是大多数在外部用于控制加工和最终用途应用过程中的静电。
有机系统的一般划分小类别有:
1、磷酸盐,通常是相应的游离酸的钾或钠盐;胺类,季胺;
2、非离子吸湿材料,即环氧乙烷和/或环氧丙烷的表面活性剂。
对于主要的抗静电剂,磷酸盐和季胺是带有正负离子的有机分子。物质的尺寸越小,在分子周围观察到的电子密度越大,因此增强的耗散能力就越大。
可以使用硫酸盐或磺化化学品,尽管它们不是特别有效。例如,用作表面活性剂的磺基琥珀酸二辛基钾盐显示出较弱的抗静电特性。非离子表面活性剂由于其吸湿性和孤对电子而起作用。疏水侧与材料表面相互作用,而亲水侧与空气水分相互作用并结合水分子。同样与磷酸盐或季胺相比,抗静电作用很小。让我们详细了解一些有机抗静电剂...
01、磷酸酯盐
这些材料通常是使有机醇(ROH)与 P2O5 或 POCl3 反应生成的在这两种情况下,都形成了单酸酯和二酸酯(见图1)。在正常使用中,这些游离酸酯转化为相应的盐,优选为钾(K+)。
P2O5 路径通常导致 55/45 单/二比。POCl3路线倾向于产生约 5% 的三酯,这种酯几乎没有抗静电性能。下表概述了其他方面。
02、季胺、胺类
这种抗静电剂是通过适当的胺与烷基卤或硫酸二烷基酯反应形成的。这产生五价带正电荷的氮与相应的阴离子偶联。
下表概述了季胺的用途和限制条件。
03、非离子金属表面活性剂
非离子表面活性剂类别涵盖了非常多种化学品。这些可以包括简单的醇到复杂的生物基多元结构。在本节中,重点将放在通常与聚合物,醇或酸乙氧基化或乙氧基化/丙氧基化体系应用相关的那些方面。
这些系统本质上趋于吸湿,氧原子上存在孤对电子,有助于将静电荷从聚合物表面传导出去。下表概述了静态控制的功能。
转自——链塑网公众号