07、塑料电学性能改性配方设计.pptVIP

概述 塑料的体积电阻率一般在109~1020Ω·cm的范围内，往往会带来很多负面影响，如静电蓄积及电磁干扰等。 依体积电阻率不同，可将塑料分为：绝缘体，体积电阻率1012Ω·cm；半导体，106~1012Ω·cm之间；导体，106Ω·cm；良导体，100Ω·cm 。 在不同的应用场合，对塑料体积电阻率的要求为抗静电(105~1012Ω·cm)；导电(103~105Ω·cm)；高导电(102~103Ω·cm)；超导电(100~102Ω·cm) 。 第一节、塑料抗静电配方设计 当两个物理状态不同的固体互相接触摩擦时，各自的表面就会发生电荷再分配。两个固体重新分离后，每一个固体的表面会带有比接触前过量的正或负电荷，这种现象为静电。 对塑料而言，由于其体积电阻率较高难以将产生的电荷及时泄逸。因此，在其加工和使用过程中一旦带上静电，即很难消除。 危害和解决办法 危害： ①、加工中会造成薄膜开口性差、印刷及涂层困难; ②、使用中，在医药上，导致制品吸尘、引菌；在医疗手术上，引起电颤事故；在矿山、石油及化工上，引起火灾和爆炸；在电子工业中，引起集成电路破坏；在纺织工业上，引起纤维聚集等； 解决办法： 改变其导电性能，降低其体积电阻率。一般其体积电阻率1012Ω·cm时，即可达到抗静电的要求。 塑料抗静电的方法为添加抗静电剂、添加导电添加剂和与导电树脂共混。 1、塑料用抗静电剂的品种 抗静电剂：一类具有表面活性剂特征结构的小分子有机物或亲水性聚合物。 塑料抗静电剂的机理: ①降低制品表面的电阻，提高导电性; ②减少摩擦时电荷的产生。 按是否带电荷或带电荷的种类原则，可分成：阳离子型、阴离子型、两性型、非离子型、高分子型。 2、塑料抗静电配方设计原则 热塑性树脂主要采用复合型抗静电剂； 可用抗静电剂改性的树脂有PE、PP、PVC、PS及ABS等，PET、PBT、PC及PSU等不用抗静电剂，主要原因为其加工温度太高，会破坏抗静电的效果发挥，它们只能用涂覆法改性。 原则 ①、不同树脂选择不同的抗静电剂品种。一般极性树脂如PVC、PS等，选用离子型和亲水性高分子类抗静电材料；非极性树脂如PE、PP等，选用非离子型抗静电剂。加工温度高的树脂，应选用耐热性好的抗静电剂。 ②、不同加工方法选择的抗静电剂品种和用量不同，注射成型的加入量大于挤出成型。 ③、一个配方中，几个不同品种协同加入比单一加入效果好。 ④、在抗静电配方中，适当加入分散剂，可有效促进体积电阻率的下降。 ⑤、抗静电剂的添加量 低分子类一般2%，高分子型一般为15%左右。 依不同品种抗静电剂、树脂品种和加工方法不同而不同。 如对于结晶型树脂，抗静电剂的加入量大于非结晶型树脂。 对于玻璃化温度在室温以下的树脂，抗静电剂的加入量小；对于玻璃化温度高于室温的树脂，抗静电剂的加入量大。 ⑥、注意抗静电剂与其他助剂的关系 含氮类抗静电剂不适用于PVC，因其碱性部分可促进PVC的降解，生成黑色产物。 在PVC中使用磺化烷烃时，应合理选择热稳定剂品种，铅、钡、镉易与磺化烷烃反应变成红色或棕色。 季铵盐类抗静电剂容易与PVC中的金属类热稳定剂络合，影响其耐热老化性。 镍类猝灭剂会阻滞抗静电剂的迁移，应加大抗静电剂的加入量。 ⑥、制品要求 抗静电要求一般的制品，选用抗静电剂即可；抗静电效果要求高的制品，选用导电添加剂或导电树脂。 无毒抗静电制品：选用无毒抗静电剂。常用有烷基胺、环氧乙烷加合物、烷基酚环氧乙烷加合物、硬脂酸聚乙二醇酯及山梨醇酐月桂酸环氧乙烷加合物。 透明性树脂，要控制抗静电剂的加入量，否则影响其透明性。以PMMA为例，当抗静电剂SN的加入量超过0.5%时，即会影响其透明性。 抗静电剂的抗静电效果只有在潮湿环境中才能发挥，在干燥环境中，其效果较差或无效果，此时只能加入导电添加剂或导电树脂。 3、塑料抗静电配方举例 PVC MBS 热稳定剂 润滑剂 硬脂酸单甘油酯 十二烷基磺酸钠 聚氧乙烯月桂酸基醚 100 14 2.5 0.5 1.4 0.08 1.0 第二节、塑料导电配方设计 塑料的高绝缘性会导致电磁屏蔽效果差，造成很多负面效应。在电器中，会造成电器的误动，产生图像及声音障碍；在仪表工业中，电磁波会使仪器带来操作故障。 提高塑料电磁屏蔽效果的办法为提高其导电性能。具体办法为加入导电添加剂或与导电性树脂共混。 可用改性树脂有PVC、PP、PS、PE、ABS、PA、PMMA、EP及PF等。 可用导电填料有炭黑、碳纤维、金属粉末、金属纤维、金属氧化物及导电聚合物等。 一、添加导电添加剂 1、碳系材料 包括炭黑、石墨、碳纤维和碳管四类，缺点为添加量大、本身为黑色。 其中炭黑价格低，性能稳定，对体积电阻率调节范围广，应用最广泛。 碳纤维和碳管的制品力学性能好，但其成本太高，仅用于航空、航天等高要求场合。