采用導(dǎo)電型填料不僅可以生產(chǎn)防靜電塑料薄膜,而且由于其抗靜電性基于填料的導(dǎo)電性,持久性較表面活性劑型抗靜電薄膜好,而且抗靜電性受環(huán)境濕度的影響小。對(duì)填充型防靜電包裝塑料研究、應(yīng)用得最多的是碳黑體系填充防靜電材料。其性能主要取決于導(dǎo)電填料的種類、骨架結(jié)構(gòu)、分散性能、表面狀態(tài)、添加濃度等,以及塑料材料的種類、結(jié)構(gòu),填料加入的工藝方法等。乙炔黑和高溫石墨化炭黑,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易氧化,容易在高分子中形成伸展的鏈?zhǔn)交蚓W(wǎng)狀組織,可以得到優(yōu)良的防靜電性能。為了提高炭黑體系的防靜電性能,還常常將它與金屬氧化物、彈性體等物質(zhì)混合使用,例如炭黑與陶土、滑石粉等惰性填料組成二元填料,可以將電阻率降低一個(gè)數(shù)量級(jí),利用炭黑、陶土二元填料可以制得體積電阻為10-1~105Ω·cm的導(dǎo)電性材料。碳黑型抗靜電薄膜性能上的兩大局限是不透明及只能做黑色薄膜。
金屬氧化物系填充型防靜電材料,是近幾年研制的一類新產(chǎn)品,其性能比金屬填充型材料略差一些,但性價(jià)比好。目前成功應(yīng)用的有氧化鈦、氧化鋅等等,其中還有性能價(jià)格均佳的是氧化錫,其色相較淡,粒徑很小(0.1pm以下),可以滿足透明、防靜電的要求。
根據(jù)導(dǎo)電理論,填料形狀從球形趨向扁平其導(dǎo)電性能升高。據(jù)此,日本近年研制成功一種新的導(dǎo)電性云母片材填料,采用固溶法沉積一層導(dǎo)電性的金屬氧化物,在光滑的云母薄片微粉表面,固溶沉積一層Sn02制成新穎的導(dǎo)電性MEC,外觀呈灰白色,且有透明度,體電阻率可達(dá)到10Ω·cm數(shù)量級(jí),涂層透光度達(dá)80%以上。
采用涂料生產(chǎn)防靜電薄膜
與采用外部抗靜電劑生產(chǎn)抗靜電薄膜不同,涂層型防靜電技術(shù),不使用表面抗靜電劑的溶液對(duì)薄膜的表面進(jìn)行涂布,而是采用導(dǎo)電性涂料涂復(fù)在塑料表面、形成均勻的涂層,從而賦予塑料導(dǎo)電性能,使之成為具有防靜電材料,此法原則上也可以用于制造抗靜電薄膜。
最近10年來(lái),屬于涂料工業(yè)領(lǐng)域的導(dǎo)電涂料得到了迅速的發(fā)展,性能日益提高,種類日益增加,并形成了導(dǎo)電涂料系列:
①防靜電碳系涂料,主要采用炭黑作導(dǎo)電成份,具有性能優(yōu)良價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)在應(yīng)用較多;
②防靜電金屬系涂料,導(dǎo)電組份主要采有鱗狀狀鋁片、鎳片、銅片;
③防靜電金屬氧化物系涂料中,使用的主要為粉末狀氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、氧化銦、楊華鎘等,以及用SbCl8、SnCl4、Sn02、Sb2O5等微粉。
上述導(dǎo)電成份和丙烯酸樹(shù)脂配制成新型的防靜電涂料。
抗靜電薄膜的生產(chǎn)技術(shù)
抗靜電薄膜生產(chǎn)技術(shù):靜電的產(chǎn)生與物體的絕緣性能有直接的相關(guān)關(guān)系,不同物品對(duì)包裝薄膜的抗靜電性的要求亦不相同,有的商品不僅需要具有一般的抗靜電性能,而且需要具有一定的導(dǎo)電性。因此需要根據(jù)包裝材料的電阻的不同,對(duì)抗靜電性薄膜進(jìn)行規(guī)范、分類。
通過(guò)表面改性生產(chǎn)抗靜電薄膜
這是一類新興的防靜電包裝材料,在進(jìn)行接技共聚時(shí),先用射線對(duì)含單體的混合物進(jìn)行輻射處理,使共聚物獲得良好的抗靜電性能。如近年用β射線輻照處理的丙烯酸或甲基丙烯酸,再接枝到聚乙烯或聚丙烯上;用丁射線輻照聚酰胺后再接枝上甲基丙烯酸,都可使他們的抗靜電性能顯著提高,在加熱的同時(shí)用60Co源的丫射線輻照,使丙烯酸、丙烯酰胺,乙烯基一3一乙氧基硅烷及它們的混合物接枝到聚四氯乙烯上,制成的塑料薄膜具有明顯的抗靜電效果;用電子束、激光對(duì)高分子襯料進(jìn)行處理,也可以獲得優(yōu)良的防靜電功能。美國(guó)用電子束處理過(guò)的包裝袋已上市銷售,它耐久性好,沒(méi)有腐蝕,沒(méi)有污染,性能優(yōu)良,可與抗靜電荊型和炭黑填充型防靜電材料媲美,已呈現(xiàn)出參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的勢(shì)頭。
通過(guò)電子束處理,生產(chǎn)抗靜電薄膜的方法,還可以用于透明復(fù)合型軟包裝材料(袋),這無(wú)疑是一種新的防靜電發(fā)展方向。利用這種方法生產(chǎn)的透明產(chǎn)品,已有樣品上市銷售。通過(guò)蒸鍍技術(shù)生產(chǎn)的鍍層型抗靜電薄膜及復(fù)合型抗靜電薄膜在高分子材料表面形成一層導(dǎo)電的金屬鍍層, 諸如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)等工藝方法,亦可用于生產(chǎn)抗靜電薄膜
真空物理氣相沉積
真空物理氣相沉積是一類方興未艾的新工藝技術(shù),它主要有真空蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等三種技術(shù)。包裝行業(yè)已經(jīng)泛用的真空鍍鋁膜、鍍鋁紙, 就是這一種技術(shù)的產(chǎn)物。真空物理氣相沉積常常在10Mpa~10Mpa真空中,將金屬鋁加熱到熔點(diǎn)以上,形成鋁蒸氣, 最后凝聚在塑料材料表面形成極薄的金屬鋁膜,真空物理氣相沉積,還可以蒸鍍其他金屬以及金屬氧化物等物質(zhì)。
復(fù)合型包裝材料
復(fù)合型包裝材料也是一種實(shí)用的抗靜電包裝技術(shù)。一般而言,防靜電包裝除了要求材料有一定的抗靜電功能外,還應(yīng)有耐久、耐熱、耐光、耐壓、耐化學(xué)晶、經(jīng)濟(jì)、安全等等物理、機(jī)械、化學(xué)性能和綜合按術(shù)經(jīng)濟(jì)性能,其最佳的實(shí)施方案之一,就是采用復(fù)合技術(shù)。復(fù)合型抗靜電包裝塑料作為包裝袋(容器)已廣泛使用,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是,中間往往夾有3層-4層阻擋屏蔽層(這些屏蔽層主采用金屬化薄膜、導(dǎo)電性填料填充的薄膜),最表面層和最里面層一般使用抗靜電劑型的抗靜電薄膜,這是現(xiàn)在流行的主流,也是今后抗靜電包裝袋發(fā)展的方向。此外,采用電阻值較低的樹(shù)脂,也是獲取抗靜電薄膜的一種工業(yè)化方法。例如由電阻值較低的聚乙烯醇樹(shù)脂為主體所生產(chǎn)的聚乙烯醇薄膜,就是一種性能頗佳的抗靜電薄膜(表面電阻在108歐姆左右)。在日本聚乙烯醇薄膜廣泛應(yīng)用于紡織品與服裝之類的商品的銷售包裝(年耗用量在萬(wàn)噸以上),和聚乙烯、聚丙烯等通用薄膜相比,聚乙烯醇薄膜可明降低減少吸塵效應(yīng),從而提高對(duì)商品的展示效果。
應(yīng)用抗靜電劑制備抗靜電薄膜
利用抗靜電劑制備抗靜電薄膜,具有工藝簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉的明顯優(yōu)勢(shì),是當(dāng)今生產(chǎn)抗靜電薄膜應(yīng)用最為廣泛的方法。目前已工業(yè)化的抗靜電劑的品種達(dá)一百種以上,不僅國(guó)外的一些著名的大型化工公司如瑞士的汽巴公司、美國(guó)的氰特公司等,均有自己的抗靜電劑的品牌,國(guó)內(nèi)的化工研究院、所,也十分重視對(duì)抗靜電劑的開(kāi)發(fā)研究工作,如山西省化工研究院、北京化工研究院、杭州化工研究所等都有抗靜電劑的代表性產(chǎn)品。
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