影響抗靜電性能的六大因素

01濕度和溫度的影響用抗靜電劑處理過的塑料抗靜電效果與它所處的環(huán)境溫度、濕度有關(guān)。濕度越大，溫度越高，抗靜電效果越好。實(shí)際上，在室溫情況下，溫度的變化對(duì)抗靜電效果影響不大，但溫度升高有增大抗靜電性能的趨向，這是因?yàn)殡S著溫度升高，抗靜電劑分子的遷移性增大。而濕度的變化則對(duì)抗靜電效果有很大的影響。用抗靜電劑進(jìn)行表面處理后的高分子表面電荷的泄漏，一般不只是電子傳導(dǎo)，也有離子電荷的移動(dòng)。電荷的移動(dòng)是由于抗靜電劑的親水基形成氫鍵而引起的。正因?yàn)榭轨o電劑具有吸濕性，且吸濕后能產(chǎn)生離子化基團(tuán)，使得塑料表面的導(dǎo)電性大大增加，促進(jìn)了抗靜電效果的發(fā)揮。因此環(huán)境濕度越大，抗靜電效果越好。02與樹脂相容性的影響利用表面活性劑作為塑料內(nèi)部抗靜電劑，主要是利用這類表面活性劑通過內(nèi)部的分子遷移，在表面形成導(dǎo)電性薄膜。如果塑料和所選擇的抗靜電劑相容性過好，由于兩者分子間的可力使得抗靜電劑分子的遷移較難進(jìn)行，表面損失的抗靜電劑不能及時(shí)得到補(bǔ)充，難以發(fā)揮良好的抗靜電效果，必須添加過多的抗靜電劑，但添加量過多，又會(huì)影響塑料的其他性能。如果相容性很差，往往造成加工困難，同時(shí)抗靜電劑會(huì)大量析出，不僅影響制品的外觀質(zhì)量，而且析出的抗靜電劑會(huì)很快損失，同樣難以維持持久的抗靜電效果。因此，選擇適當(dāng)?shù)挠H水基和親油基的搭配，設(shè)法尋求抗靜電劑與樹脂之間適宜的相容性，是抗靜電劑特別是內(nèi)部抗靜電劑分子設(shè)計(jì)首先要考慮的。通常要求兩者有適當(dāng)?shù)幕ト菪?，又要能一定量滲出表面，一旦滲出表面又能停止。當(dāng)表面抗靜電劑損耗后，內(nèi)部的抗靜電劑又能較快地滲出表面，恢復(fù)抗靜電作用，這才是理想的耐久性抗靜電劑?？轨o電劑與樹脂的相容性取決于高分子材料的分子結(jié)構(gòu)和抗靜電劑的極性，極性相近者相容，極性差別大的不僅混合困難，還影響塑料表面質(zhì)量及加工性。在實(shí)際上，要選擇合適的相容性是相當(dāng)困難的，要做大量的試驗(yàn)。03高聚物分子結(jié)構(gòu)的影響在與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)中，首光考慮的是玻璃化溫度（Tg)。抗靜電劑向塑料表面遷移主要是借助于高分子化合物鏈段分子運(yùn)動(dòng)。而塑料的玻璃化溫度直接影響抗靜電劑分子的遷移速度。在玻璃化溫度以上，高聚物分子呈微布朗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，加入其中的抗靜電劑，借助于分子的鏈段運(yùn)動(dòng)不斷向表面遷移。在玻璃化溫度以下，高聚物分子呈凍結(jié)狀態(tài)，抗靜電劑幾乎封閉在聚合物分子之間，很難向表面遷移。一般情況下，在玻璃化溫度較低的塑料中，如PE、PP、軟質(zhì)PVC等，抗靜電劑容易向表面遷移，抗靜電性比較容易維持。而玻璃化溫度高的塑料，如PS、ABS樹脂硬質(zhì)PVC、PC、PET等，在室溫下抗靜電劑在這些樹脂中的滲出性不好，在成型加工時(shí)，抗靜電劑析出被模具吸附，又從模具表面向制品表面轉(zhuǎn)移，在制品表面形成一個(gè)抗靜電劑層。那些與樹脂相容性不好的抗靜電劑，在熱加工時(shí)尤其會(huì)以這種方式轉(zhuǎn)移到制品表面。對(duì)于玻璃化溫度高的塑料，在玻璃化溫度以上時(shí)，抗靜電劑分子同樣可容易地隨高分子鏈段分子運(yùn)動(dòng)向表面遷移。當(dāng)然，即使在室溫時(shí)，高分子處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，也有分子向表面遷移，無非是速度綏、緩慢而已。在實(shí)際使用時(shí)，對(duì)于玻璃化溫度高的塑料，除了考慮抗靜電劑分子結(jié)構(gòu)以外，添加量也需要適當(dāng)增加。有時(shí)為了加快遷移速度，可以在高于玻璃化溫度低于熔融溫度的條件下加熱處理，使聚合物分子運(yùn)動(dòng)加劇，促進(jìn)抗靜電劑向表面遷移，以期較快顯示抗靜電性能。除此之外，聚合物的結(jié)晶狀態(tài)不同，抗靜電劑的遷移速率也不一樣。04抗靜電劑表面濃度的影響抗靜電劑在塑料制品表面的分布，必須達(dá)到一定濃度才能顯示抗靜電效果，該濃度稱為臨界濃度。各種抗靜電劑的臨界濃度因其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)、組成、極性、溫度和使用情況而異。對(duì)一般高分子化合物來說大約是0.5x10-2mg/cm2。從理論上講，抗靜電利在制品表面僅依靠親水基在空氣中的取向所形成的單分子導(dǎo)電層，是不會(huì)有顯著抗靜電效果的。只有當(dāng)抗靜電劑分子在表面有10層以上的厚度時(shí)，才會(huì)由于親水基的取向性而產(chǎn)生優(yōu)良的抗靜電效果。當(dāng)然，抗靜電劑在表面的濃度大小完全依賴于抗靜電劑分子向表面遷移的速度。05其他添加劑的影響高聚物材料在加工時(shí)，往往要添加一些穩(wěn)定劑、顏料、增塑劑、潤(rùn)滑劑、分散劑或阻燃劑等助劑。這些添加劑與抗靜電劑的相互作用也會(huì)對(duì)抗靜電效果產(chǎn)生很大影響。例如，金屬皂類陰離子型穩(wěn)定劑與陽兩子型抗靜電劑很容易互相復(fù)合，不僅降低抗靜電性能，而且還使熱穩(wěn)定性下降。潤(rùn)滑劑通常能很快遷移到高聚物表面，抑制了抗靜電劑的遷移。這好比在抗靜電劑層上覆蓋一層潤(rùn)滑油，降低了抗靜電劑的表面濃度，顯著影響抗靜電效果；與此相反，也有某些潤(rùn)滑劑有助于抗靜電劑的遷移。此外，表面潤(rùn)滑膜的形成，減少了摩擦性，一定程度上也抑制了靜電荷的產(chǎn)生。增塑劑會(huì)增加大分子鏈間的距離，使分子運(yùn)動(dòng)更為容易，提高了高聚物的孔隙率，有利于抗靜電劑向制品表面遷移發(fā)揮抗靜電作用。有些增塑劑會(huì)降低高聚物的玻璃化溫度，也可以增大抗靜電效果：各種添加劑對(duì)抗靜電性能的影響，事先很難預(yù)測(cè)，目前大多數(shù)是通過實(shí)驗(yàn)來選用合適的抗靜電劑及其用量。分散劑、穩(wěn)定劑及顏料等無機(jī)添加劑，一般都有較強(qiáng)的吸附能力，使抗靜電劑難以遷移到表面，對(duì)抗靜電劑的擴(kuò)散遷移具有反作用，抗靜電效果會(huì)變差。大多數(shù)無機(jī)添加劑都是細(xì)小的徽粒，具有較大的表面積，易吸附抗靜電劑，使其不能有效地發(fā)揮抗靜電作用。顏料微粒則容易富集在抗靜電劑周國(guó)，影響其向外擴(kuò)散。例如，相同抗靜電劑濃度的ABS中加入二氧化鈦后，抗靜電作用降低。不同填料的吸附性不同，對(duì)抗靜電效果的影響也不一樣。此外，含鹵阻燃劑會(huì)使非離子抗靜電劑減效。高聚物組分中的彈性體也會(huì)使抗靜電劑的效能變差。例如在聚丙烯與橡膠的復(fù)合材料中，發(fā)現(xiàn)抗靜電劑富集在橡膠組分周圍，使其難于遷移到表面。因此，在抗靜電劑的實(shí)際配方中，要格外注意與其他添加劑之間的相互影響。06加工過程的影響抗靜電制品的加工方法不同，抗靜電劑的分散狀態(tài)與遷移速度也不同，抗靜電效果就不一樣。若高聚物在熔融狀態(tài)不成型后，立即在低于其玻璃化溫度的室溫下進(jìn)行冷卻，抗靜電劑就很難擴(kuò)散到制品表面，從而沒有足夠的抗靜電效果。若制品在高于玻璃化溫度的環(huán)境下冷卻，由于大分子鏈段運(yùn)動(dòng)有助于抗靜電劑擴(kuò)散，這樣不僅制品能呈現(xiàn)出足夠的抗靜電效果，而且即使用摩擦或水洗除去表面上的抗靜電劑，也能較迅速恢復(fù)其抗靜電效果。另外，對(duì)塑料表