前言:
塑料制品因具有優良的絕緣性,而被廣泛應用于家用電器、交通運輸、電子電氣等各個領域。但這種高的絕緣特性又往往使其在應用中,因摩擦剝離而產生和積累電荷,給生產和應用帶來很多隱患。如何消除積聚在塑料制品表面的靜電以及防止其表面產生靜電,已成為當今高分子材料研究領域的熱門課題。
1、靜電的產生
物體本身通常被認為是電中性的,當兩種化學組成不同或者物理狀態不同的材料相互接觸摩擦時,它們各自的表面都會發生電荷再分配。當兩種物質重新分離后,每種材料上都會帶有比接觸前過量的正或負電荷,這種形式產生的電荷就是靜電。靜電現象在聚合物的生產、加工和使用過程中是非常普遍的。塑料材料在摩擦時,易帶上靜電,其帶電的順序為: (正電)聚氨酯、尼龍、醋酸纖維、聚丙烯、聚酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、氯乙烯-丙烯腈共聚物、聚乙烯、聚四氟乙烯(負電)。按照這一順序,兩種物質摩擦時,位于前面的物質帶正電,位于后面的帶負電。前面的 PU、PA、PP 易帶正電,后面的 PE、PTFE 易帶負電。
塑料產生靜電的大小,可用其表面電阻率或體積電阻率來表示。不同類型的塑料制品往往顯示不同的表面電阻率和體積電阻率。一般情況下表面電阻率或體積電阻率越大,塑料制品越容易積蓄表電,靜電危害也就越顯著。
不同塑料產生靜電荷的難易程度是不同的,尼龍、聚苯乙烯、有機玻璃等最易產生電荷,PO及 PVC 較難,而氟塑料是最難產生靜電的塑料。

2、靜電的危害
大多數高分子材料的體積電阻率較高(1010—1020 Ω?cm)一旦帶上靜電,便很難消除,這些電荷的積聚容易造成以下危害:
1)由于靜電的吸引力和斥力作用而產生的問題
例如,在塑料薄膜的制造過程中,由于產生靜電吸引力,使得薄膜黏附在機械上,不易脫離。又如,由于靜電吸引力,塑料制品會吸附空氣中的灰塵,影響制品美觀;電影膠片生產過程中由于靜電而影響電影的清晰和唱片的音質等。
2)觸電
在一般情況下,靜電不至于對人身造成直接的傷害,但也會發生觸電現象,因為很少的靜電荷,就足以形成極高的靜電壓。例如,在電影膠片的生產過程中,產生的靜電壓有時會高達幾千伏,使人很易觸電。一般產生觸電的靜電壓為8000 V。
3)放電
靜電放電自身的能量雖然很小,但危害卻不少。當產生的靜電壓大于500 V時,就能發生火花放電。如果這時環境中有易燃物質存在的話,則往往會導致重大的火災和爆炸事故,如一些礦井爆炸起火事故,就是因塑料制品產生靜電火花所致。
此外,靜電還會導致精密儀器失真、電子元件報廢、辦公室用機器中的誤動作或存儲器破壞等。

3、抗靜電方法
塑料制品是否會帶靜電或帶靜電的大小可用體積電阻率或電導率來評價。
絕緣體:體積電阻率 > 1012 Ω?cm,或電導率 < 10-9 S/cm。
半導體:體積電阻率 106—1012 Ω?cm,或電導率2—10-9 S/cm。
導體:體積電阻率 < 106 Ω?cm,或電導率 > 2 S/cm。
良導體:體積電阻率 < 100 Ω?cm
抗靜電塑料要求其體積電阻率必須降至 1012 Ω?cm 以下
導電性塑料則要求其體積電阻率小于 106 Ω?cm,或電導率大于 2 S/cm。
A、塑料制品的抗靜電方法多種多樣,概括起來大致有以下幾種。
1)在塑料制品加工過程中使用導電裝置消除靜電。
2)增加塑料制品加工和使用環境中的空氣濕度,有利于抑制靜電荷的產生并促進電荷的泄漏。
3)采用與結構型導電高分子材料共混或通過接枝共聚改變聚合物結構,使其帶有較多的極性基團或離子化基團,降低電阻率,增加導電性。
4)使用強氧化劑氧化或采用電暈放電處理塑料制品表面,提高材料的表面導電性。
5)在制品表面涂覆導電性涂層或復合一層導電性薄膜。
6)在塑料中添加導電性填料,如石墨、炭黑、金屬或金屬氧化物粉末等,通過混煉將導電填料分散到塑料中,使其成為復合導電塑料。
7)添加抗靜電劑,對材料進行抗靜處理,使其表面活化,提高材料的表面電導率。

這些方法各具特點,也各有其局限性、相比而言,以添加抗靜電劑最為簡單有效,且成本低,實用性強,應用也最為普遍。
B、塑料的抗靜電要求視其具體應用場合不同而不同,其主要應用在如下三個方面。
1)靜電消除:要求體積電阻率小于 1012 Ω?cm 以下,而實際上大部分塑料(PF、PVA 除外)的體積電阻率都達不到靜電消除的要求,都要進行抗靜電處理。
2)電磁屏蔽:要求體積電阻率在 100—104 Ω?cm。電磁波干擾實質上屬于噪聲干擾,計量單位為分貝(dB)。屏蔽效果的好壞,可分以下幾個檔次低屏蔽 10—30 dB;中屏蔽 30—60 dB;好屏蔽 60—90 dB高屏蔽 > 90 dB。例如電子設備要求屏蔽達 35 dB以上。
3)電的導體要求:體積電阻率在 100 Ω?cm 以下。
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