塑料制品因具有優(yōu)良的絕緣性，而被廣泛應(yīng)用于家用電器、交通運(yùn)輸、電子電氣等各個(gè)領(lǐng)域。但這種高的絕緣特性又往往使其在應(yīng)用中，因摩擦剝離而產(chǎn)生和積累電荷，給生產(chǎn)和應(yīng)用帶來很多隱患。如何消除積聚在塑料制品表面的靜電以及防止其表面產(chǎn)生靜電，已成為當(dāng)今高分子材料研究領(lǐng)域的熱門課題。

 

      接下來的一段時(shí)間，我們將為大家?guī)硪幌盗?ldquo;塑料抗靜電和導(dǎo)電改性技術(shù)”方面的干貨知識(shí)，敬請(qǐng)大家多多關(guān)注。

 

      01、靜電的產(chǎn)生

 

      物體本身通常被認(rèn)為是電中性的，當(dāng)兩種化學(xué)組成不同或者物理狀態(tài)不同的材料相互接觸摩擦?xí)r，它們各自的表面都會(huì)發(fā)生電荷再分配。當(dāng)兩種物質(zhì)重新分離后，每種材料上都會(huì)帶有比接觸前過量的正或負(fù)電荷，這種形式產(chǎn)生的電荷就是靜電。靜電現(xiàn)象在聚合物的生產(chǎn)、加工和使用過程中是非常普遍的。塑料材料在摩擦?xí)r，易帶上靜電，其帶電的順序?yàn)? （正電）聚氨酯、尼龍、醋酸纖維、聚丙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、氯乙烯-丙烯腈共聚物、聚乙烯、聚四氟乙烯（負(fù)電）。按照這一順序，兩種物質(zhì)摩擦?xí)r，位于前面的物質(zhì)帶正電，位于后面的帶負(fù)電。前面的PU、PA、PP 易帶正電，后面的 PE、PTFE 易帶負(fù)電。

 

      塑料產(chǎn)生靜電的大小，可用其表面電阻率或體積電阻率來表示。不同類型的塑料制品往往顯示不同的表面電阻率和體積電阻率。一般情況下表面電阻率或體積電阻率越大，塑料制品越容易積蓄表電，靜電危害也就越顯著。

 

      不同塑料產(chǎn)生靜電荷的難易程度是不同的，尼龍、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃等最易產(chǎn)生電荷，PO 及 PVC 較難，而氟塑料是最難產(chǎn)生靜電的塑料。

 

 

 

 

      02、靜電的危害

 

      大多數(shù)高分子材料的體積電阻率較高（10¹⁰ ~ 10²⁰ Ω·cm）一旦帶上靜電，便很難消除，這些電荷的積聚容易造成以下危害：

 

      1）由于靜電的吸引力和斥力作用而產(chǎn)生的問題

 

      例如，在塑料薄膜的制造過程中，由于產(chǎn)生靜電吸引力，使得薄膜黏附在機(jī)械上，不易脫離。又如，由于靜電吸引力，塑料制品會(huì)吸附空氣中的灰塵，影響制品美觀；電影膠片生產(chǎn)過程中由于靜電而影響電影的清晰和唱片的音質(zhì)等。

 

      2）觸電

 

      在一般情況下,靜電不至于對(duì)人身造成直接的傷害,但也會(huì)發(fā)生觸電現(xiàn)象，因?yàn)楹苌俚撵o電荷，就足以形成極高的靜電壓。例如，在電影膠片的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的靜電壓有時(shí)會(huì)高達(dá)幾千伏，使人很易觸電。一般產(chǎn)生觸電的靜電壓為 8000 V。

 

      3）放電

 

      靜電放電自身的能量雖然很小，但危害卻不少。當(dāng)產(chǎn)生的靜電壓大于 500 V 時(shí)，就能發(fā)生火花放電。如果這時(shí)環(huán)境中有易燃物質(zhì)存在的話，則往往會(huì)導(dǎo)致重大的火災(zāi)和爆炸事故，如一些礦井爆炸起火事故，就是因塑料制品產(chǎn)生靜電火花所致。

 

      此外，靜電還會(huì)導(dǎo)致精密儀器失真、電子元件報(bào)廢、辦公室用機(jī)器中的誤動(dòng)作或存儲(chǔ)器破壞等。

 

 

 

      03、抗靜電方法

 

      塑料制品是否會(huì)帶靜電或帶靜電的大小可用體積電阻率或電導(dǎo)率來評(píng)價(jià)。

 

      絕緣體：體積電阻率 >10¹² Ω·cm 或電導(dǎo)率 < 10^-9 S/cm。

 

      半導(dǎo)體：體積電阻率 10⁶ – 10¹² Ω·cm，或電導(dǎo)率 2 - 10^-9 S/cm。

 

      導(dǎo)體：體積電阻率 < 10⁶ Ω·cm，或電導(dǎo)率 > 2 S/cm。

 

      良導(dǎo)體：體積電阻率 < 10⁰ Ω·cm

 

      抗靜電塑料要求其體積電阻率必須降至 10¹² Ω·cm 以下

 

      導(dǎo)電性塑料則要求其體積電阻率小于 10⁶ Ω·cm 或電導(dǎo)率大于 2 S/cm。

 

      塑料制品的抗靜電方法多種多樣，概括起來大致有以下幾種。

 

      1）在塑料制品加工過程中使用導(dǎo)電裝置消除靜電。

 

      2）增加塑料制品加工和使用環(huán)境中的空氣濕度，有利于抑制靜電荷的產(chǎn)生并促進(jìn)電荷的泄漏。

 

      3）采用與結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料共混或通過接枝共聚改變聚合物結(jié)構(gòu)，使其帶有較多的極性基團(tuán)或離子化基團(tuán)，降低電阻率，增加導(dǎo)電性。

 

      4）使用強(qiáng)氧化劑氧化或采用電暈放電處理塑料制品表面，提高材料的表面導(dǎo)電性。

 

      5）在制品表面涂覆導(dǎo)電性涂層或復(fù)合一層導(dǎo)電性薄膜。

 

      6）在塑料中添加導(dǎo)電性填料，如石墨、炭黑、金屬或金屬氧化物粉末等，通過混煉將導(dǎo)電填料分散到塑料中，使其成為復(fù)合導(dǎo)電塑料。

 

      7）添加抗靜電劑，對(duì)材料進(jìn)行抗靜處理，使其表面活化，提高材料的表面電導(dǎo)率。

 

 

 

      這些方法各具特點(diǎn)，也各有其局限性、相比而言，以添加抗靜電劑最為簡(jiǎn)單有效，且成本低，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用也最為普遍。

 

      塑料的抗靜電要求視其具體應(yīng)用場(chǎng)合不同而不同，其主要應(yīng)用在如下三個(gè)方面。

 

      1）靜電消除  要求體積電阻率小于 10¹² Ω·cm 以下，而實(shí)際上大部分塑料（PF、PVA除外）的體積電阻率都達(dá)不到靜電消除的要求,都要進(jìn)行抗靜電處理。

 

      2）電磁屏蔽  要求體積電阻率在 10⁰ - 10⁴ Ω·cm。電磁波干擾實(shí)質(zhì)上屬于噪聲干擾，計(jì)量單位為分貝（dB）。屏蔽效果的好壞，可分以下幾個(gè)檔次低屏蔽 10 – 30 dB；中屏蔽 30 – 60 dB；好屏蔽 60 – 90 dB 高屏蔽 > 90 dB。例如電子設(shè)備要求屏蔽達(dá) 35 dB 以上。

 

      3）電的導(dǎo)體要求體積電阻率在 10⁰ Ω·cm 以下。

 

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