聚甘油脂肪酸酯系列
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抗抗靜電劑說(shuō)明
抗靜電劑是添加在塑料之中或涂敷于模塑制品的表面,以達到減少靜電積累目的的一類(lèi)添加劑。通常根據使用方法的不同,抗靜電劑可分為內加型和外涂型兩大類(lèi),用于塑料的主要是內加型抗靜電劑。也可按抗靜電劑的性能分為暫時(shí)性的和長(cháng)久性的兩大類(lèi)。
概念
任何物體都帶有本身的靜電荷，這種電荷可以是負電荷也可以是正電荷，靜電荷的聚集使到生活或者工業(yè)生產(chǎn)受到影響甚至危害，將聚集的有害電荷導引/******使其不對生產(chǎn)/生活造成不便或危害的化學(xué)品稱(chēng)為抗靜電劑。
結構特征：
抗靜電劑一般都具有表面活性劑的特征，結構上極性基團和非極性基團兼而有之。常用的非極性基團（即親油基或疏水基）有：烷基、烷芳基、聚甘油酯等，從而形成了纖維工業(yè)常用的幾種基本類(lèi)型的ASA，即聚甘油酯，季銨鹽，硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。ASA 當涂層用時(shí)，疏水基團吸附于材料表面，外層形成一層ASA 的分子層；
當采用共聚方法形成雙組分纖維時(shí)，外部的ASA 分子層受到破壞，內部的ASA 便可以滲透到材料表面；材料表面有一個(gè)平滑的ASA 分子層，表面摩擦系數的降低使靜電產(chǎn)生幾率減少，但外用ASA 耐洗牢度不好，可考慮用反應性化合物與纖維在高溫下形成共價(jià)鍵結合
補充膜層的缺損；因此ASA 與聚合物的相容程度便形成了矛盾的兩方面，相容性好會(huì )使向外表滲透速度放慢，難以及時(shí)補充表層ASA 損失，反之又會(huì )使材料過(guò)早地喪失抗靜電性能。
聚甘油硬脂酸酯屬于一種新型抗靜電劑。它們廣泛地應用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和其他苯乙烯系聚合物中，其區別在于烷基鏈的長(cháng)度和不飽和度的大小。是很有效的抗靜電劑，即使是在相對濕度低的情況下亦然，而且長(cháng)期有效。應用于與食品間接接觸的物品中，其他商業(yè)上有價(jià)值的非離子型抗靜電劑及甘油一硬脂酸酯（GMS）。用于在濕度小的環(huán)境里使用的聚乙烯和聚丙烯，而且要求有******長(cháng)效的抗靜電功能的場(chǎng)合。GMS類(lèi)抗靜電劑則只考慮用于加工過(guò)程中的靜電保護。盡管GMS向聚合物表面遷移的速度快，但它不能像聚甘油硬脂酸酯那樣發(fā)揮持久的抗靜電作用。
可以將高達75%的液體或低熔點(diǎn)的乙氧基化烷基肢和聚合物摻合制成濃縮母料，這些母料是自由流動(dòng)的小球狀產(chǎn)品，易于裝運，而其混煉時(shí)易于分散。乙氧基化烷基胺母料的優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：
（1）分散性好，添加了預分散活性材料。
（2）裝運性好，自由流動(dòng)的小球狀產(chǎn)品，易計量，易混合。
（3）加工性能好，在擠出機中少有螺桿打滑。
工作原理
1、表面活性劑類(lèi)內混型抗靜電劑的作用機理
在高分子材料成型過(guò)程中 , 如果其中含有足夠濃度的抗靜電劑 , 當混合物處于熔融狀態(tài)時(shí) , 抗靜電劑分子就在樹(shù)脂與空氣或樹(shù)脂與金屬 (機械或模具) 的界面形成稠密的取向排列 , 其中親油基伸向樹(shù)脂內部 , 親水基伸向樹(shù)脂外部。待樹(shù)脂固化后 , 抗靜電劑分子上的親水基都朝向空氣一側排列 , 形成一個(gè)單分子導電層。在加工和使用中 , 經(jīng)過(guò)拉伸、摩擦和洗滌等會(huì )導致材料表面抗靜電劑分子層的缺損 , 抗靜電性能也隨之下降。但是不同于外涂敷型抗靜電劑 , 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后 , 材料內部的抗靜電劑分子又會(huì )不斷向表面遷移 , 使缺損部位得以恢復 , 重新顯示出抗靜電效果。由于以上兩種類(lèi)型抗靜電劑是通過(guò)吸收環(huán)境水分 , 降低材料表面電阻率達到抗靜電目的 , 所以對環(huán)境濕度的依賴(lài)性較大。顯然 , 環(huán)境濕度越高 , 抗靜電劑分子的吸水性就越強 , 抗靜電性能就越顯著(zhù)。
2、高分子******型抗靜電劑的作用機理
高分子******型抗靜電劑是近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的一類(lèi)新型抗靜電劑 , 屬親水性聚合物。當其和高分子基體共混后 , 一方面由于其分子鏈的運動(dòng)能力較強 , 分子間便于質(zhì)子移動(dòng) , 通過(guò)離子導電來(lái)傳導和釋放產(chǎn)生的靜電荷; 另一方面 , 抗靜電能力是通過(guò)其特殊的分散形態(tài)體現的。研究表明: 高分子******型抗靜電劑主要是在制品表層呈微細的層狀或筋狀分布 , 構成導電性表層 , 而在中心部分幾乎呈球狀分布 , 形成所謂的“芯殼結構”, 并以此為通路泄漏靜電荷。因為高分子******型抗靜電劑是以降低材料體積電阻率來(lái)達到抗靜電效果 , 不完全依賴(lài)表面吸水 , 所以受環(huán)境的濕度影響比較小。
產(chǎn)品成份、特點(diǎn)]
外觀(guān)：白色粉狀物。 溶解性 ：不溶于水。
揮發(fā)性：（%）≤3。 熔點(diǎn)：54℃
分解溫度：300
[產(chǎn)品用途]
本品主要應用于PS、ABS材料，添加量2～3.5%,可使制品表面電阻達到108～10Ω.本品也可應用于PE、PP、PVC、PC、PET等塑料制品，抗靜電效果顯著(zhù)、持久.
[使用方法]
根據加工條件、制品形態(tài)以及對抗靜電效果的要求程度，確定恰當的添加量，一般在制品中添加本品1.5～3%則能達到優(yōu)良的抗靜電效果。本品可直接添加到樹(shù)脂中加工制品。預先制成抗靜電母料，再與空白樹(shù)脂混合加工制品，則均勻性更好，效果更佳 。
[包裝]
本品采用內襯塑料袋，外用鈣塑箱包裝，每箱凈重25公斤 。
使用方法：
抗靜電劑的相對更佳選用和添加量取決于聚合物的性質(zhì)、加工方式、加工條件、其他助劑的種類(lèi)和多少、相對濕度和聚合物的用途。為了獲得足夠的抗靜電作用所需的時(shí)間是不同的，抗靜電保護作用的生成速度和持續時(shí)間可以通過(guò)提高抗靜電劑的濃度而增加。但是，過(guò)量使用抗靜電劑可能導致制品的表面油滑，有損于印刷性能或粘合性能。未經(jīng)處理的無(wú)機填料和顏料，可將防靜電劑分子吸附到它們的表面上，從而降低抗靜電劑的作用。這種現象可以由增加抗靜電劑的用量而得以補償。
用于聚乙烯時(shí)，選用何種乙氧基化烷基胺抗靜電劑需考慮它們的物理形態(tài)，即膏狀、液體、小顆?；蚬腆w。如果乙氧基化牛脂胺因其呈膏狀而不能處理，則可用液體的乙氧基化油胺。在高溫加工的條件下（180℃以上），可以選用乙氧基化硬脂酞胺。如果需要******抗靜電作用，則可選用乙氧基化月桂酷胺。用于聚丙烯時(shí)，要考慮的問(wèn)題與用于聚乙烯時(shí)相仿。無(wú)論用于哪種樹(shù)脂，都須考慮聯(lián)邦食品與藥物管理局的有關(guān)各項用途的規定限度。用于苯乙烯系聚合物時(shí)，建議選用乙氧基化椰子胺或其某一種適當的母料。
抗靜電劑的使用方法有涂布法和共混法兩種。涂布法具有見(jiàn)效快、用料省，對抗靜電劑的耐熱性要求低等優(yōu)點(diǎn)，但抗靜電效果不能持久，經(jīng)過(guò)水洗、摩擦后，抗靜電劑涂層會(huì )消失。而共混法具有耐洗滌、耐摩擦，抗靜電效果持久，使用方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
一、涂布法操作要點(diǎn)
涂布法操作分清洗配液、涂布和干燥四個(gè)工序。
(1) 清洗為了得到均一密實(shí)的抗靜電劑涂膜，涂刷抗靜電劑前，須對塑料表面進(jìn)行清洗，除去表面灰塵、油脂等?？捎?%左右的中性洗滌劑溶液清洗。清洗后需要放置在無(wú)塵室內晾干。
(2) 配液用乙醇、酯類(lèi)或水將抗靜電劑配成0.2～2%濃度的溶液，溶液的濃度在保證抗靜電效果的前提下，盡可能稀一些，因為濃度高的溶液會(huì )發(fā)粘，容易吸附灰塵。
(3) 涂布根據制品的形狀等選擇涂布方法，常用的涂布方法有直接法、浸漬法和噴涂法等幾種。直接法是用棉布、法蘭絨、毛刷和輥筒等工具將抗靜電劑液涂布在制品上。它簡(jiǎn)便有效，使用廣。浸漬法是將制品浸入抗靜電劑液中，它適用于形狀復雜或數量很大的小型制品。噴涂法是用噴槍將抗靜電劑液噴涂在制品上，它有速度快，效率高，涂膜均勻等優(yōu)點(diǎn)。
(4) 干燥涂布后的制品應充分干燥，使涂膜層硬化，在溫度30-40℃，濕度60-80%的條件下，大約需要干燥3個(gè)小時(shí)。干燥后還要在自然環(huán)境條件下放置5個(gè)小時(shí)。
(二)共混法操作要點(diǎn)
共混法是將抗靜電劑與樹(shù)脂混合后再加工成型，制成具有抗靜電的制品。常用的抗靜電劑有陽(yáng)離子型和兩性離子型?？轨o電劑是易吸濕性化臺物，含有一定量的水份。在成塑過(guò)程中，少量水份的存在就會(huì )造成制品質(zhì)量下降，故抗靜電劑在加到樹(shù)脂前應充分干燥?？稍?0-80℃的熱風(fēng)下，干燥4個(gè)小時(shí)?？轨o電劑的加入量應根據抗靜電劑本身的性能、樹(shù)脂的種類(lèi)，加工條件、制品形態(tài)以及對抗靜電效果的要求程度而定，一般加入量為0.3～3%。薄的制品的加入量比厚制品要少
制備：
一般情況下抗靜電劑是在密煉機或擠出機中與顏料和其他助劑一起混配。從技術(shù)上講，純抗靜電劑，如聚甘油硬脂酸酯，還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是在液體注射成型過(guò)程中它可以熔融，從而起顏料母料分散劑的作用?？轨o電劑母料可以直接加入到結尾的加工設備中去。內用抗靜電劑的作用與制品的生產(chǎn)加工條件有很大關(guān)系。例如，注射成型制品的抗靜電性能取決于模具的溫度。通常，模具的溫度較低時(shí)，抗靜電劑遷移較快，從而改善抗靜電性能。
評價(jià)抗靜電劑效果的測試方法有兩個(gè)：表面電阻（率）法和靜電衰變法；這兩種方法都在廣泛地使用。
根據ASTMD257—78的定義，材料的表面電阻率是電勢梯度與材料表面單位寬度上通過(guò)的電流之比，它原則上與試樣的幾何形狀有關(guān)。將兩個(gè)電極放置于塑料樣品表面的同一側，并給電極通過(guò)直流電；測量通過(guò)試樣的電流，并計算電阻；然后把表面電阻率的測量結果用歐姆表示出來(lái)。
根據聯(lián)邦測試方法4046的定義，靜電衰變是指感應電荷的放電速度。將試樣（通常是薄板或薄膜）置于兩個(gè)電極之間，電極與樣品表面的距離為數毫米。一個(gè)電極接連于電源，另一個(gè)電極連接于電流表和記錄器，由一個(gè)電極在樣品表面上感應的電荷所引起的電場(chǎng)變化由另一個(gè)電極測量?？轨o電樣品將表現出感應電荷的衰變。衰變半衰期（以秒計）便是電荷由其初值衰減一半所需的時(shí)間。
另一個(gè)廣泛應用于工業(yè)的標準測試方法是美國軍用標準，專(zhuān)用于電子產(chǎn)品的包裝。選擇哪種合適的方法要看需要進(jìn)行檢測的塑料的用途。
塑料本身的電阻率為1014歐姆，當按表亞所示的添加量加入抗靜電劑時(shí)，電阻率可能會(huì )下降到1013至109歐姆。若欲進(jìn)一步降低電阻率只能依靠改進(jìn)導電性能，如使用導電炭黑。發(fā)展
抗靜電包裝技術(shù)正在發(fā)展，以強調對環(huán)境的關(guān)切。廣泛使用的乙氧基化烷基胺采用可多次利用的散裝容器包裝。供貨商傾向于生產(chǎn)濃縮度更高的抗靜電劑，到用戶(hù)手里以后可根據加工需要進(jìn)行稀釋。這樣做的目的是要減少固體廢物的處理成本。通過(guò)開(kāi)發(fā)高濃度抗靜電劑，生產(chǎn)廠(chǎng)商可以一次裝運較多的抗靜電劑而減少需由用戶(hù)處理的包裝容器的數量。
從技術(shù)上來(lái)看，很多的研究開(kāi)發(fā)工作依然繼續圍繞著(zhù)電子產(chǎn)品的包裝市場(chǎng)。乙氧基化月桂酰胺，通常被視為無(wú)胺抗靜電劑，常用于這一方面。乙氧基化月桂酷胺在吹塑LDPE和LLDPE薄膜方面的用量亦在增長(cháng)，因為它在低濕度條件下的抗靜電效果也較好。這種產(chǎn)品的濃縮物和母料也可以買(mǎi)到。乙氧基化硬脂酞胺（含完全飽和的18一碳烷基鏈）已經(jīng)應用于雙軸定向聚丙烯薄膜的生產(chǎn)，在這個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中加工溫度高，要求抗靜電劑具有高度熱穩定性
影響因素；
1、分子結構和特征基團性質(zhì)及添加量 [3]
抗靜電劑的效果首先取決于它作為表面活性劑的基本特性 ―表面活性 。 表面活性與分中親水基種類(lèi) 、 憎水基種類(lèi) 、 分子的形狀 、 分子量大小等有關(guān) 。 當抗靜電劑分子在相界面作定向吸附時(shí)，就會(huì )降低相界面的自由能及水和塑料之間的臨界接觸角。這種吸附作用 ，僅與基體的性質(zhì)有關(guān) ， 而且還與表面活性劑的性質(zhì)有關(guān) 。 根據極性相似規則 ， 表面活性劑分子的碳氫鏈部分傾向與高分子鏈段接觸 ， 極性基團部分傾向與空氣中的水接觸 。 高分子材料作為疏水材料 ， 抗靜電劑在其表面的主要作用就是形成規則的面向空氣中的水的親水吸附層。
在空氣濕度相同的情況下，親水性好的抗靜電劑會(huì )結合更多的水，使得聚合物表面吸附更多的水，離子電離的條件更充分，從而改善抗靜電效果。
通過(guò)質(zhì)子置換，也能發(fā)生電荷轉移。含有羥基或氨基的抗靜電劑，可以通過(guò)氫鍵連成鏈狀，在較低的濕度下也能起作用。在干燥的空氣環(huán)境中，若要求塑料制品成型之后立即發(fā)揮抗靜電性，采用多元醇單硬脂酸酯抗靜電劑非常有效。只有在相對濕度 50 %的環(huán)境中貯存一段時(shí)間之后，聚丙烯中的羥乙基烷基胺才表現出更佳的抗靜電效果， 而且受濕度的影響非常大。 硬脂酸單甘油酯在加入之后立即產(chǎn)生抗靜電效果且不受濕度的影響，但是隨著(zhù)貯存時(shí)間的延長(cháng)，其作用效果明顯下降。
添加型抗靜電劑效果決定于添加劑向塑料制品表面的遷移速率。當塑料制品表面被一層連續的導電層覆蓋時(shí)，電荷的衰減才達到更佳。
抗靜電劑的分子量太高 ， 不利于它向高聚物表面遷移 ； 分子量太低 ， 耐洗滌性和表面耐摩擦性不佳 。 通?？轨o電劑的分子量比高聚物分子量小得多 。 加入低分子量物質(zhì)可能會(huì )使高聚物材料的物理機械性能惡化。為了減少這種不良影響，通常情況下抗靜電劑的添加量是很少的，如同表面活性劑“一點(diǎn)就鮮” ，一般為1ppm~1000ppm，也可以稀釋后添加?？轨o電劑的添加量還視制品用途而異。
CMC （臨界膠束濃度）值是表面活性劑表面活性的一種量度。 CMC 值越小，表面活性劑達到表面 （ 界面 ） 吸附的濃度越低 ， 或形成膠束所需濃度越低 ， 因此抗靜電性的起效濃度也越低 。 不同結構的抗靜電劑添加量不同 ， 并且隨制品形式的不同而不同 。 添加量有一個(gè)范圍 。過(guò)低 ， 抗靜電效果不明顯，過(guò)高，會(huì )影響材料的物理機械性能 。 薄膜 、 片材等薄制品的添加量較少，厚制品的添加量則相對較多。
2、抗靜電劑與聚合物的相容性遵循極性相近相容原理。高分子材料都具有長(cháng)碳鏈結構，多屬非極性樹(shù)脂，有的具有極性端基 ， 增強了極性 。 抗靜電劑同時(shí)具有憎水基 （ 非極性 ） 和親水基 （ 極性 ） 。 一般憎水基碳鏈越長(cháng) ， 與聚合物的相容性越好 。 親水基若極性很強 ， 則與聚合物的相容性不好；若極性較弱，則親水吸附性較差。相容性太好，抗靜電劑不易遷出 ， 達不到抗靜電效果 ； 相容性不好 ， 遷出太快 ， 持效期太短 ， 影響長(cháng)期使用 。 因此在設計和使用抗靜電劑時(shí)需要考慮上述因素，通過(guò)實(shí)驗篩選抗靜電劑的品種及更好使用量。
3 、其它添加劑的影響
高聚物材料加工時(shí) ， 往往要添加一些穩定劑 、 顏料 、 增塑劑 、 潤滑劑 、 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 )對抗靜電效果產(chǎn)生很大影響。例如陰離子型穩定劑會(huì )與陽(yáng)離子型抗靜電劑形成復合物，從而降低各自的效果。潤滑劑通常能很快遷移到高聚物表面上，抑制了抗靜電劑的轉移。若潤滑劑分子層覆蓋在抗靜電劑分子層上，會(huì )使抗靜電劑表面濃度降低，顯著(zhù)影響抗靜電效果 ； 有時(shí)由于潤滑劑的影響 ， 也會(huì )促進(jìn)抗靜電劑向表面轉移。增塑劑會(huì )增加大分子鏈間的距離，使分子運動(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 ，也可使抗靜電劑的效果增大 。 抗靜電劑與各種添加劑的影響大小，事先很難預測，大多數是通過(guò)實(shí)驗來(lái)選用更合適的抗靜電劑和用量。分散劑、穩定劑及顏料等無(wú)機添加劑，一般都有較強的吸附能力，使抗靜電劑難以遷移到表面上，對抗靜電劑的擴散遷移具有反作用，抗靜電效果會(huì )變差。大多數無(wú)機添加劑都是細小的微粒，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?chē)?， 影響其向外擴散。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。不同無(wú)機填料的吸附性不同，對抗靜電效果發(fā)揮的影響也不一樣。
此外，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合材料中，發(fā)現抗靜電劑富集在橡膠組分周?chē)?，使其難于遷移到表面。
4、加工過(guò)程的影響
聚合物制品的加工方式終會(huì )影響制品中高分子鏈的規整程度 、 結晶度 、 結晶形態(tài)及有序化程度。若高聚物在熔融狀態(tài)下成型后，立即在低于其玻璃化溫度的室溫下進(jìn)行冷卻 ， 抗靜電劑就很難擴散到制品表面 ， 從而沒(méi)有足夠的抗靜電效果 。 若制品在高于玻璃化溫度的溫度下冷卻 ， 由于大分子鏈段運動(dòng)有助于抗靜電劑擴散 ， 這樣不僅制品能呈現出足夠抗靜電效果，而且即使用摩擦或水洗除去表面上的抗靜電劑，也能較迅速恢復其抗靜電效果。
發(fā)展前景；
在我國，隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷增強，綠色化工已成為今后發(fā)展的主要方向。各類(lèi)低毒、******的抗靜電劑將越來(lái)越受到食品包裝業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)的青睞，這類(lèi)抗靜電劑的研究已日益受到關(guān)注。
(1)聚甘油硬脂酸酯屬于非離子型抗靜電劑 由于非離子型抗靜電劑熱穩定性能好，價(jià)格較便宜，使用方便，對皮膚無(wú)刺激．是抗靜電基材中不可缺少的抗靜電劑，具有良好的應用前景。
具有發(fā)展前途。
(4)高分子******性抗靜電劑 由于高分子******性抗靜電劑的耐久性好，所以一般用于對抗靜電效果要求嚴格的塑料制品，如家用電器外殼、汽車(chē)外殼、電子儀表零部件、精密機械零部件等。
(5)納米導電填料納米材料的特點(diǎn)就是粒子尺寸小，有效表面積大，這些特點(diǎn)使納米材料具有特殊的表面效應、量子尺寸效應和宏觀(guān)量子隧道效應。納米材料可改變材料原有的性能。例如，電阻材料Sio2制備成納米材料后成為導電材料。研究了PVC塑料中添加納米siO2制備復合材料的關(guān)鍵技術(shù)及PVC樹(shù)脂添加納米SiO 后提高塑料抗靜電性能的機理，結果表明，納米SiO，不僅提高了PVC材料的延展性，而且使PVC的表面電阻降低了7～8個(gè)數量級，使其相對介電常數明顯增加，為進(jìn)一步制備用于靜電屏蔽的PVC基納米復合材料奠定了試驗基礎。
（6）鞍山創(chuàng )業(yè)生物新材料科技有限公司新研發(fā)并推出的聚甘油硬脂酸酯******導電和******抗靜電母料（非碳黑型）被廣泛用于多種高端導電及抗靜電制品上，添加量2-4%即可達到表面電阻值10的7-8次方，添加量達5-9%即可達到表面電阻值10的3-4次方，導電或抗靜電值******有效，并且邊角料可回收使用，不影響導電和抗靜電效果。為更高要求標準的導電和抗靜電制品提供了更為理想的母料和原粉，從而提升了導電和抗靜電的更優(yōu)標準。
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