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抗静电材料三大类别

作者:管理员 发表时间:2017-04-19 17:12:55 阅读: 10

    用于高分子材料的抗静电材料有抗静电剂、抗静电无机材料和结构型导电高分子材料三大类。

    1、抗静电剂

    抗静电剂的作用机理是通过吸附作用在制品表面形成水膜,以阻止静电的形成和积累。因而抗静电剂的抗静电性能取决于抗静电剂吸收水分的能力和制品使用环境的湿度。根据抗静电剂分子的差异,可分为有机小分子抗静电剂和永久性抗静电剂两大类。

  有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型四大类。而永久性抗静电剂是一类分子量大的亲水性高聚物。两类抗静电剂在使用时可涂覆在制品表面,也可与基础树脂混炼。直接涂覆在制品表面的抗静电剂因水洗或摩擦将不断损失,因此需要定期补充抗静电剂,以维持稳定的抗静电性能;而混炼在内部的抗静电剂能通过迁移弥补表面抗静电剂的损失,因而抗静电效果更持久。混炼在基体内部的高分子抗静电剂迁移速率较慢,能够保持制品材料持久的抗静电性能。在使用高分子抗静电剂时,调接和控制其与基体树脂的相容性是技术的关键。如相容性太强,基体内部抗静电剂不能及时补充基体表面的损失,起不到抗静电作用;而如果相容性太弱,抗静电剂容易积累在基体表面加速损失,起不到持久的抗静电效果。

    2、抗静电无机材料

  即将导体或半导体无机材料分散到高分子材料基体中,通过这些材料形成的筋或网状通路导电而使制品具有抗静电作用。

  无机抗静电材料按物质的种类可分为碳、金属、半导体氧化物及它们的复合物,按空间结构分可以是纤维状、片状、粒状和具有特殊三维结构的形状,而按颜色又可分为深色和浅色抗静电材料。目前,常用的无机抗静电材料有以下几种:

  (1)碳黑或石墨。碳黑或石墨是目前应用范围最广的炭系导电材料,具有稳定和永久的导电性能,而且来源广泛,成本低,使用简单,是目前制备防静电产品的首选材料。其缺点是制品的颜色较深,不能满足一些场合(人的生活与工作空间)对美感的要求。

  (2)短切导电纤维。包括碳纤维与金属纤维(主要是不锈钢纤维)具有很低的本体电阻,而且在基体材料中易于形成导电网络的线状结构,因此需要的加入量很少。制品导电性能稳定、颜色浅。但导电纤维为丝束状,必须充分分散到高分子材料中才能取得很好效果。由于分散较困难,制品的导电性能也难以控制。

  (3)导电云母粉。云母粉是高分子材料常用的填充材料,云母粉的片状结构有利于在高分子材料中形成导电网络。但云母粉本身不导电,必须在云母粉表面沉积或包覆一层抗静电材料(如ATO)才能起抗静电作用。导电云母粉比重轻,颜色浅,可用于加工有装饰性的制品,在抗静电领域中的应用逐年增长。

    3、结构型导电高分子材料

  结构型导电高分子是指本身能够导电的高分子。但迄今为止纯粹的结构型导电高分子聚合物只有聚氮化硫类。其他一些高分子如聚乙炔、聚对苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等通过氧化还原、离子化或电化学等手段进行掺杂之后也具备导电性能,另一类高分子如聚酰亚胺、聚丙烯腈等在高温下热处理后碳化,具有类似石墨的微观结构而具有导电性能。原理上,这些高分子材料本身就能用于加工成抗静电制品。但由于这类高分子难溶难熔,成型困难,无法直接单独应用,通常只是作为导电填料,与其它高分子基体进行共混或合金化,制成抗静电复合材料。某些结构型导电高分子单体可在氧化剂作用下进行氧化聚合,因此可将导电高分子单体与本体树脂进行混合之后再聚合,使材料具备抗静电性能。

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