高分子型抗静电剂是近年来研究开发的一类新型抗静电剂 , 属亲水性聚合物。当其和高分子基体共混后 , 一方面由于其分子链的运动能力较强 , 分子间便于质子移动 , 通过离子导电来传导和释放产生的静电荷; 另一方面 , 抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。
研究表明: 高分子型抗静电剂主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布 , 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。因为高分子型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果 , 不完全依赖表面吸水 , 所以受环境的湿度影响比较小。
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。
由于聚为典型的非极性高分子材料,吸水性极差,当受到摩擦后表面产生的电荷很难散去,使之静电性很强。为了消除在膜表面产生的电荷需要加入抗静电剂。抗静电母粒是一种双极性物质,它能迁移到薄膜表面,吸收空气中的水分,形成导电层,及时散去积聚的电荷,使之具有控制带电的能力。这种疏散电荷的能力对于聚薄膜的加工及使用是非常必要的。否则在生产过程中,由于静电会使操作人员受到;在制袋或包装商品时,表面电荷会使薄膜粘附在包装设备上;对于包装后的商品,由于静电现象,在存放或者销售过程中会吸附灰尘,影响产品的形象。
性防静电母粒静电消除的能力是以BOPP薄膜表面积聚的电荷衰减到一半值所表示的时间,即静电半衰期值来衡量。
抗静电剂具有迁移性,抗静电剂加入聚合物后,它会从加入层迁移到含量小或未加入层。因此,在实际生产过程中,一般只把它加到薄膜的芯层材料中。否则,如果把抗静电剂加到表层,它就会因反向迁移往芯层而消耗掉,起不到抗静电的作用。
性防静电母粒加入芯层的抗静电剂的迁移能力,受存放温度和存放时间的影响。在允许范围内,温度越高迁移速度越快。在相同温度下,迁移要有一个过程,一般要存放一到两周。此外,抗静电母粒作用机理聚合物的结晶度对添加剂的迁移程度也有明显的影响。
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