抗靜電劑作用機理
物質(zhì)在摩擦過程中電荷不斷產(chǎn)生,同時也不斷泄漏、中和。電荷泄漏主要通過摩擦物自身的體積傳導、表面?zhèn)鲗б约跋蚩諝庵休椛淙齻€途徑進行。一般固體的體積電阻較表面電阻要高2-3個數(shù)量級(高100-1000倍),帶電防止作用主要受高分子材料的表面電阻率支配,即電荷泄漏中表面?zhèn)鲗侵饕?,因此人們通常通過采用降低其表面電阻、提高表面電傳導的方法實現(xiàn)防止靜電的目的。
外部抗靜電劑的作用機理外部抗靜電劑一般以水、醇或其他有機溶劑作為溶劑(或分散劑),配成濃度為0.5%-2.0%的溶液,再將抗靜電劑涂于塑料的表面,抗靜電劑分子的親油基就會吸附在塑料制品的表面上,在塑料表面有了抗靜電劑的親水基存在,就很容易吸附環(huán)境中的水分,水分在塑料表面形成一個單分子的導電層(如抗靜電劑為離子型化合物,還能起到離子導電的作用),從而降低表面電阻,加速電荷的泄漏;另一方面,由于在塑料的表面有了抗靜電劑的分子層和吸附的水分,因此在摩擦時其摩擦間隙中的介電常數(shù)較空氣的介電常數(shù)明顯地高,從而削弱了間隙中的電場強度,減少了電荷的產(chǎn)生。
內(nèi)部抗靜電劑的作用機理內(nèi)部抗靜電劑是在樹脂加工過程中添加到樹脂組成物中的表面活性劑,它與樹脂之間具有適度的相容性,與樹脂有較好的混容性,但又不完全相容,成型過程中以及成型之后,抗靜電劑會逐漸從塑料制品的內(nèi)部向其表面遷移。當抗靜電劑的添加量足夠高時(添加量一般為每100份樹脂,加人0.1-3份的內(nèi)部抗靜電劑),內(nèi)部抗靜電劑就會在樹脂-空氣的界面形成稠密的排列,抗靜電劑的極性基(親水基)都向著空氣一側(cè)排列而形成一個單分子導電層,從而顯現(xiàn)出抗靜電性。理論上講,只要在塑料薄膜的表面形成一個單分子導電層,即能產(chǎn)生良好的抗靜電效果,但實際試驗表面,抗靜電所需要的遷移積聚于塑料表面的抗靜電劑的量,要遠髙于單分子層,塑料表面覆蓋的抗靜電分子平均在十層以上時,才能表現(xiàn)出比較理想的抗靜電效果。在加人的抗靜電劑的量達到一個臨界濃度以前,隨著抗靜電劑加人量的增加,塑料的抗靜電性會明顯提高,對于一般高分子化合物而言,臨界濃度大約是0.5*10(-2)mg/cm2。由于內(nèi)部抗靜電劑在樹脂中的分布是不均勻的,表面濃度高,內(nèi)部濃度低,抗靜電作用仍然像外部抗靜電劑一樣,依靠它們在樹脂表面的內(nèi)部抗靜電劑的分子導電層,如果因拉伸、摩擦、洗滌等原因?qū)е聵渲砻婵轨o電劑分子層缺損,薄膜抗靜電性也會降低,但樹脂內(nèi)部的抗靜電劑分子會不斷向表面遷移,使表面缺損的抗靜電劑分子層從內(nèi)部得到補充而使抗靜電性逐步得到恢復。因此,一般來講,內(nèi)部抗靜電劑的持久性較外部抗靜電劑要好得多。
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