在我国,随着人们环保意识的不断增强,绿色化工已成为今后发展的主要方向。各类低毒、无毒的抗静电剂将越来越受到食品包装业、电子产业的青睐,这类抗静电剂的研究已日益受到关注。今天我们就来说说抗静电剂是什么东西?
抗静电剂作用机理
物质在摩擦过程中电荷不断产生,同时也不断泄漏、中和。电荷泄漏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三个途径进行。一般固体的体积电阻较表面电阻要高2-3个数量级(高100-1000倍),带电防止作用主要受高分子材料的表面电阻率支配,即电荷泄漏中表面传导是主要的,因此人们通常通过采用降低其表面电阻、提高表面电传导的方法实现防止静电的目的。
外部抗静电剂的作用机理外部抗静电剂一般以水、醇或其他有机溶剂作为溶剂(或分散剂),配成浓度为0。5%-2。0%的溶液,再将抗静电剂涂于塑料的表面,抗静电剂分子的亲油基就会吸附在塑料制品的表面上,在塑料表面有了抗静电剂的亲水基存在,就很容易吸附环境中的水分,水分在塑料表面形成一个单分子的导电层(如抗静电剂为离子型化合物,还能起到离子导电的作用),从而降低表面电阻,加速电荷的泄漏;另一方面,由于在塑料的表面有了抗静电剂的分子层和吸附的水分,因此在摩擦时其摩擦间隙中的介电常数较空气的介电常数明显地高,从而削弱了间隙中的电场强度,减少了电荷的产生。
内部抗静电剂的作用机理内部抗静电剂是在树脂加工过程中添加到树脂组成物中的表面活性剂,它与树脂之间具有适度的相容性,与树脂有较好的混容性,但又不完全相容,成型过程中以及成型之后,抗静电剂会逐渐从塑料制品的内部向其表面迁移。当抗静电剂的添加量足够高时(添加量一般为每100份树脂,加人0。1-3份的内部抗静电剂),内部抗静电剂就会在树脂-空气的界面形成最稠密的排列,抗静电剂的极性基(亲水基)都向着空气一侧排列而形成一个单分子导电层,从而显现出抗静电性。理论上讲,只要在塑料薄膜的表面形成一个单分子导电层,即能产生良好的抗静电效果,但实际试验表面,抗静电所需要的迁移积聚于塑料表面的抗静电剂的量,要远髙于单分子层,塑料表面覆盖的抗静电分子平均在十层以上时,才能表现出比较理想的抗静电效果。在加人的抗静电剂的量达到一个临界浓度以前,随着抗静电剂加人量的增加,塑料的抗静电性会明显提高,对于一般高分子化合物而言,临界浓度大约是0。5*10(-2)mg/cm2。由于内部抗静电剂在树脂中的分布是不均匀的,表面浓度高,内部浓度低,抗静电作用仍然像外部抗静电剂一样,依靠它们在树脂表面的内部抗静电剂的分子导电层,如果因拉伸、摩擦、洗涤等原因导致树脂表面抗静电剂分子层缺损,薄膜抗静电性也会降低,但树脂内部的抗静电剂分子会不断向表面迁移,使表面缺损的抗静电剂分子层从内部得到补充而使抗静电性逐步得到恢复。因此,一般来讲,内部抗静电剂的持久性较外部抗静电剂要好得多。
抗静电剂减少或消除塑料制品表面所带静电的机理主要有以下两类。
1) 增加导电性由于塑料的电绝缘性极好,一旦产生静电,便难以消除、而增加导电性会使电荷难以积聚。因此,很多抗静电剂中均含有亲水基团,它们可以增加制品表面的吸湿性,形成一种易于导电的导电膜,从而使静电得以减少或消除;另外,离子型抗静电剂可以增加制品表面的离子浓度,也可增加导电性。增加导电性可以加快电荷的消除,是一类较为主动的抗静电方法。
2) 减小摩擦产生的电量静电是因摩擦而生,是由于其他材料对制品进行摩擦而生成,摩擦力越大,静电积聚越多。为此,可以增加制品表面的平滑性,降低摩擦因数,也就减少了摩擦力,另外,采用介电常数大的抗静电剂,可增加摩擦体之间的介电性,也可减少因摩擦产生的电量。
抗静电剂的分类
按抗静电剂分子中的亲水基团能否电离,可分为离子型抗静电剂和非离子型抗静电剂,而前者又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型抗静电剂。由于离子型抗静电剂可以直接利用本身的离子导电性泄漏电荷,是目前应用较多的抗静电剂。
属于阴离子抗静电剂的种类很多,主要品种有:磺酸盐、酸性磷酸酯和中性磷酸酯等,主要在纤维和纺织品上作油剂,整理剂之用。属于阳离子抗静电剂的品种有:胺盐、季胺盐、烷基咪唑啉等。它们有优良的抗静电性能,是主要抗静电剂。两性离子型抗静电剂与阴、阳离子抗静电剂均能配合使用,抗静电性能优良,主要品种有季胺内盐等。
非离子型抗静电剂的效果虽不及离子型,但它热稳定性良好,不易老化。主要品种有:多元醇、多元醇酯、烷基胺的环氧乙烷加合物等。
看了以上的介绍,您对抗静电剂是不是已经有所了解了。
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