聚氯乙烯抗静电剂.pdf

2010年第3期(总第81期)
塑料助剂
聚氯乙烯抗静电剂
徐战韦坚红王坚榖
(杭州市化工研究院有限公司,杭州,310014)
摘要介绍了聚氯乙烯抗静电剂的抗静电机理、种类、主要合成方法和国内外最新开发进展,并提
出了抗静电剂的发展趋势。
关键词聚氟乙烯抗静电剂机理合成综述
Antistatic Agents for PVC
Xu Zhan Wei Jian-hong Wang Jian-yi
Hangzhou Research Institute of Chemical Technology Co, Itd, Hangzhou, 310014)
Abstract: The antistatic mechanism, catogory, synthetic routes and the latest devdopment at home and
abroad for antistatic agents of polyvinyl chloride were introduced. The development tendency for antistatic
tents was pointed out
Keywords: polyvin l chloride; antistatic agent; mechanism; synthesis; review
聚氯乙烯(PVC)是五大通用热塑性塑料之一。气用塑料管表面电阻应小于1039
目前,我国PVC的生产企业有100多家。预计到
通常PVC抗静电剂的使用方法分为涂覆法和
2012年,我国PVC树脂的总生产能力将超过内部添加法。内部抗静电剂是一种表面活性剂,添
20000kレ/a,成为世界PVC最重要的生产国家叫。加到树脂中与塑料一起加工成型。
但是PVC具有优良的电绝缘性,在使用过程
抗静电剂分子借助聚合物的链段运动而移向
中摩擦易积累静电,从而使这些材料受到静电危表面,吸收空气中的水分,形成均匀的导电层。当
害。静电使这些材料易吸尘,影响其透明性和表面树脂处于熔融状态时,离子型抗静电剂稠密排列
洁净,还会发生放电现象。在工业生产中容易产生在树脂ー空气或树脂ー金属(加工机械或模具)的界
静电积累,造成吸尘、电击,甚至产生火花后导致面。制品成型后,抗静电剂的极性基(亲水基)均向
爆炸等恶性事故,造成重大损失和灾难。采用特殊空气方向排列,形成导电层。
的表面活性剂作为PVC抗静电剂是解决PVC材
料静电的有效途径。
2PVC抗静电剂的选择
1PVC抗静电剂的抗静电机理
在选择PVC的内部添加型抗静电剂时,首先
考虑的是它必须为热稳定性好的表面活性剂,以
为使塑料表面达到抗静电的目的,在一般环保证能耐PVC的加工温度。同时还应考虑在加工
境下须使其表面电阻P小于102。对抗静电要求温度下抗静电剂与配方各组分发生化学反应的可
较高的场合表面电阻应在108~-10°92之间,矿山输能性、加工设备表面粘附的倾向性、加工性塑料的
透明度等物理机械性能和耐老化性以及对PVC分
收稿口期:2009-12-17
解的催化影响等。
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塑料助剂
2010年第3期(总第81期
在实际使用中,需要通过实验来选择合适的
在实际应用中很少采用单一的阳离子抗静电
品种。由于PVC与其他材料相互摩擦时,会产生剂,通常是把几种表面活性剂混合使用,这不仅能
一种负电荷,为了使抗静电剂在PVC塑料中形成更好地协同发挥抗静电效果,而且对加工性能也
种定向的排列方式,通常采用阳离子型抗静电是有利的。阳离子型抗静电剂具有优良的抗静电
剂,其中用的最多的是季铵盐,它对高分子材料附效果,但由于与聚合物相容性差,从PVC内部向外
着力强,抗静电性能优良。
渗出的速率较快,耐热性较差。掺混人非离子型抗
在选择PVC塑料添加型抗静电剂时,必须考静电剂则能提高其热稳定性,从而完全适用于混
虑到PVC加工时由于热降解产生的HCl与碱性炼等加工工艺。
的胺类抗静电剂会起化学反应,从而可能使抗静
抗静电剂配方中常加人吡啶盐或咪唑啉盐与
电剂失去作用。几乎所有的抗静电剂都会增大多元醇(如山梨糖醇、甘露醇、季戊四醇)衍生物,多
PVC脱HCl的速度,并降低PVC塑料的加工热稳元醇化合物不仅可提高抗静电效果,而且还具有
定性。因而,选择合适的抗静电剂品种是极为重要防止PⅣC降解的作用
的
此外,PVC常用的增塑剂能改善抗静电剂性
PVC常用的季铵盐类抗静电剂的主要缺点是能,主要是由于加人增塑剂后会使聚合物材料的
耐热性差和与树脂的相容性差,往往使PVC加エ玻璃化温度降低,在常温下可使聚合物分子链段
性能下降、印刷的敏感性及抗粘性变差。
的活动性增加,从而减缓与聚合物相容性不好的
阴离子的稳定性会直接影响季铵盐的热稳定抗静电剂向制品表面扩散。所以,增塑剂往往与阳
性,而HCOS0,:CO0NO这些不易与阳离离子抗静电剂有协同作用。
子分开的阴离子能在一定程度上阻止电子向N原
子偏移,从而能提高季铵盐的热稳定性。表1列3PVC添加型抗静电剂的种类
出了季铵盐的热稳定性与阴离子种类的关系。
添加型抗静电剂的类型,按其化学结构可分
为以下4种。
表1季镀盐的热稳定性与阴离子种类的关系
3.1阴离子型抗静电剂
Tab 1 Relationship of stabilities of quaternary ammonium
包括高级脂肪酸盐、羧酸盐及聚合型阴离子
salts and anion species
抗静电剂、各种脂肪族硫酸盐、璜酸盐和磷酸衍生
在空气中加热到180℃经历以下时间物等。在塑料工业中除某些烷基磷酸酯和烷基硫
阴离子
后被分解物质的量/%
酸酯用于PVC和聚烯烃作为内部抗静电剂,大部
0.5h1.0h1.5h2h3h
分作为外部抗静电剂
34.160.574.180.584.13.2阳离子型抗静电剂
3.37.152.981.882.1
包括各种烷基胺盐、季铵盐和烷基氨基酸盐
B
4.89,065669,1712等,其中以季铵盐最为重要,抗静电效果优良。
10.931.637.040.94473.3两性抗静电剂
8.812.614.214.615.9
包括季铵内盐、两性烷基咪唑啉和烷基氨基
NO:]
10.311.420.7
酸等。通常两性抗静电剂主要是指分子结构中同
1/2S02
39.850.058.968.472.4
时具有阳离子亲水基和阴离子亲水基这样一类的
H2 PO.
离子型抗静电剂,分子结构中的亲水基团在水溶
CHI COO
57.698.4
液中产生解离,在某些介质中表现为阴离子表面
CCLCOO
82.695.9
活性剂的持性,在某些介质中又表现为阳离子表
CLH, COO
57.698.4
面活性剂的特征,此类抗静电剂与高分子材料有
I2(C00)2
98,1
良好的相容性和较好的耐热性,是性能优异的内
C?HCOO
27.779.34.05.36.0
部抗静电剂。
CHOS0,1236一
3.4非离子型抗静电剂