加工助剂第10章-静电剂.ppt

第10章 抗静电剂 Anti-Static Agent 1. 绪论 塑料的应用 一般说来，塑料制品的绝缘性好，广泛用于电器、办公机器、仪表仪器等外壳，电线电缆外套，建筑型材，装饰材料，农用及包装薄膜，日用品等。 塑料静电的危害 然而塑料在显示高绝缘性的同时往往伴有静电的积累。 在日常生活中，静电危害是不可忽视的，涉及到纤维、弹性体、工程结构材料、表面涂布材料等聚合物材料，也涉及到使用这些材料的煤炭、计算机、集成电路等领域。 静电荷积累现象，给高分子材料的应用带来很大的危害。轻则附尘沾污，降低制品的表观性能和使用价值；重则由于静电、放电、严重干扰仪器、仪表正常运行的精确性和灵敏度，甚至会引起某些可燃物体的燃烧和爆炸。 在纺织纤维加工过程中，因纤维与纤维、纤维与机器间的摩擦产生了静电。 静电的存在，在纺丝时会引起丝束发散，难以卷绕，产生毛丝、断丝；烘干时出乱丝；切断时超长倍长纤维增多；在纺纱厂会出现棉卷分层不清，棉网不稳定，针织时出现断头等问题。 由于静电的干扰，使合成纤维厂和纺织厂的劳动生产率下降，产品质量降低。因此，增加其抗静电性能非常重要。 除聚合物材料的静电积累外，液体燃料因静电而导致的事故也是很严重的。 例如，因冲洗油罐、油轮引起静电爆炸、火灾在70年代之前时有发生；即使用海水冲洗油轮也带来严重的静电。1973年11月“Golar Patricia”油船(21.6万t)的爆炸沉没，就是静电带来的恶果。 此外，在汽车、飞机加油、清洗油滤过程中，也会因静电导致火灾，特别在气候干燥地区，这个问题更加严重。 静电产生的必要条件 高绝缘材料 摩檫 静电的产生 不同物质的分子，原子以及对电子的吸引作用各不相同，两种不同物质的表面互相接触互相摩擦时，在两种物质之间会发生电子移动，电子由一种物质表面转移到另一种物质的表面，于是前者失去电子而带阳电，后者得到电子而带负电，这样就产生了静电。很小的静电荷，就足以形成极高的静电压。 一些塑料摩檫后的静电电压 UPVC 2000～4000V SPVC 1000～3000V HDPE 1000～2000V LDPE 400～800V PP 2000～4000V 根据实验结果，一些物质可以排成下列顺序： (阳电)玻璃－毛发－羊毛－尼龙－蚕丝－木棉－粘胶纤维－纸－麻－硬质橡胶－合成橡胶－聚酯酸乙烯酯－聚酯－聚丙烯腈纤维－聚氯乙烯－聚乙烯－聚四氟乙烯(阴电)。 在上述排列中，任何两种物质进行摩擦时，总是排在前面的物质表面带阳电，排在后面的物质表面带阴电。 (1)由于静电的吸力和斥力作用而产生的问题 例如，在塑料薄膜加工时，由于产生静电吸力，使得薄膜粘在机械上，不易脱离。又如，塑料制品由于静电吸力的关系，使它们吸尘而失去透明；电影胶片生产过程中由于静电而影响电影的清晰和唱片的音质。 (2)触电 在一般情况下，静电不致于对人身造成直接的伤害，但也会发生触电现象。 例如，在电影胶片的生产过程中，产生的静电压，有时会高达几千伏，使人很易触电，一般产生触电的静电压为8000V。 (3)放电 静电放电自身的能量虽然很小，但危害却不少。 当产生的静电压大于500V时，则能发生火花放电，如果这时环境中有易燃物质存在的话，则往往会导致重大的火灾和爆炸事故，如一些矿井爆炸起火事故，就是因塑料制品产生静电火花所致。 消除静电的途经 加装导电装置 提高空气湿度 接枝改性聚合物 强氧化剂氧化表面 添加抗静电剂 2．静电的逸散 (1)电荷的表面传导 在物质摩擦过程中电荷不断产生，同时也不断中和，电荷泄漏中和时主要通过摩擦物自身的体积传导、表面传导以及向空气中辐射等三个途径，其中表面传导是主要的。 水是高介电常数的液体，纯水的介电常数为81.5，与干燥的塑料和纺织品相比具有很高的导电性，而且随着其中所溶解的离子的存在，导电性还将进一步增加。因此如果在高分子材料表面附着一层薄薄的连续相的水就能起到泄漏电荷的作用。 (2)电荷的体积传导 一些导电化合物，如金属粉末、导电纤维、炭黑等，以微粒状分散在聚合物材料中，可有效调节制品的抗静电性能。 其作用机理是在电压作用下，间距小于1nm的导电粒子间形成导电通路，而在聚合物隔开的导电粒子之间，电子轨道跃迁也会产生导电作用。 3．抗静电剂的作用机理 抗静电剂的功能 由于抗静电剂是表面活性物质，其分子由亲水基团和亲油基团两部分组成。出现在塑料表面上的抗静电剂亲油性基团植于树脂内部，亲水性基团则在空气一侧排列，前者使抗静电剂与塑料基体保持一定的相容性，后者吸附空气中的