Антистатики - Статьи - Новини полімерної промисловості - Вторинна гранула поліетилен,
| 097-414-39-54 |
| 067-591-49-39 |
| 098-755-35-45 |
| [email protected] |
Новини полімерної промисловості
Антистатики знижують статичну електроізоляцію полімерних матеріалів (тканин, волокон, плівок, пластмас та ін) в результаті підвищення їх електричної провідності, що обумовлює витік зарядів.
Як антистатики застосовують високодисперсні електропровідні речовини, наприклад, сажу, графіт, оксиди металів, деякі полімери, наприклад, поліакрилову кислоту, поліакриламід, різні поверхнево-активні речовини (ПАР). Антистатики наносять на поверхню виробів з розбавлених (0,1-4%) розчинів або дисперсій, або вводять до складу матеріалу.
Більшість полімерів є діелектриками і має схильність накопичувати на поверхні електростатичні заряди, які утворюються при переробці полімерів вироби. Здатність речовини накопичувати поверхневі заряди визначається величиною питомого поверхневого опору.
Для того щоб запобігти накопиченню електростатичних зарядів на поверхні виробів з ПМ, застосовуються антистатики, які поділяються на великі групи: внутрішні і зовнішні. Зовнішні антистатики наносяться на поверхню виробу. Вони швидко відносяться з поверхні, тим самим вимагаючи постійного оновлення покриття.
Всі промислово використовувані внутрішні антистатики являють собою мігруючі на поверхню добавки, які, у свою чергу, поділяються на 3 типи: аніонні, катіонні та неіоногенні.
Іонні антистатики використовуються переважно для полярних полімерів, таких як ПВХ. Їх не рекомендуєтьсязастосовувати у поліолефінах через низьку термостабільність.
Неіонні антистатики - це органічні сполуки дифільної структури (що містять у молекулі і гідрофобні, і гідрофільні частини). Ці сполуки мігрують на поверхню і, утворюючи водневі зв'язки з атмосферною вологою, створюють тонкий шар води на поверхні виробу, яким стікають заряди, що утворюються при переробці полімерів у вироби. Таким чином, властивості антистатиків цього типу значною мірою залежать від атмосферної вологості.
Як внутрішні антистатики також можуть застосовуватися провідні неорганічні наповнювачі, наприклад сажа, порошки металів або вуглецеві волокна.
Нещодавно на ринку з'явилися полімерні антистатики постійної дії на основі РЕВА (блок сополімер поліефіру і поліаміду), властивості яких не залежать від вологості. Ці антистатики утворюють електропровідні містки аналогічно ланцюжкам сажі, тому потрібен значний відсоток введення цих сполук (10-20%).
Через дорожнечу їх рекомендується застосовувати для виробів, яким необхідний постійний та тривалий захист від статичної електрики. Переваги цих антистатиків наступне: - ефективність при низькій відносній вологості; - незначна зміна властивостей поверхні (здатність до нанесення друку, колірна гнучкість).
Як антистатики може використовуватися широкий спектр сполук: - азотовмісні сполуки (довголанцюгові аміни, аміди або солі четвертинних амонієвих основ); - сульфокіспоти та алкіларил сульфонати; - багатоатомні спирти та їх похідні; - похідні поліетиленгліколю; - етоксильовані сполуки.
Оскільки більшість пакувальних матеріаліввиробляється з поліолефінів, більш детально розглянемо антистатичні присадки для цього типу полімерів. Гліцерилмоностеарат (GMS)
При реакції гліцерину з вищими жирними кислотами одержують моно-, ди- та тризаміщені ефіри. Монозаміщені ефіри знаходять застосування як антистатики. Дані з'єднання теплостійкі (до 300 °С) і дозволені до застосування в харчовій упаковці за будь-якої кількості в плівці, але вони менш ефективні, ніж етоксилувані аміни та діетаноламіди при використанні поліолефінів. Антистатики цього типу діють протягом 1-2 міс., що цілком задовольняє термін служби більшості пакувальних плівок.
Антистатики такого типу являють собою третинні етоксильовані аміни вищих жирних кислот. Властивості антистатиків багато в чому залежить від вихідної сировини; чим довше вуглеводневий радикал, тим повільніше антистатик мігрує на поверхню виробу. Аміни мають обмеження до застосування у харчовій упаковці. Аміни менш термостабільні, ніж GMS, і мають дратівливий ефект. Амінні антистатики ефективніші, ніж GMS, і підходять для застосування в умовах низької вологості - 30-50%. Амінні антистатики не можуть бути використані в упаковці електронних плат, так як взаємодіють з полікарбонатами та викликають утворення крейзів (мікротріщин). Етоксильовані аміни вважаються найбільш ефективними антистатиками для ПЕВП.
Діетаноламіди схожі за будовою на етоксильовані аміни, тільки до атома азоту приєднана карбонільна група, що змінює полярність молекули. Властивості таких антистатиків також залежить від довжини вуглеводневого радикала. Проведені дослідження показують, що діетаноламіди не викликають розтріскування виробів із полікарбонату. Деякі типи діетаноламідів працюють навіть за дуже низькоївологості (до 12%) та задовольняють дуже жорстким тестам NFPA-99 та MIL-B-81705С.
Зазвичай гліцерилмоностеарати та етоксильовані аміни використовуються у вигляді синергічних сумішей у співвідношенні 2:1. Такі суміші набагато ефективніші, ніж окремі компоненти, і дозволені до застосування у харчовій упаковці. Ефективність таких сумішей наочно представлена на графіку, що ілюструє залежність питомого поверхневого опору від часу та типу антистатика.
У харчовій упаковці також широко використовуються вироби із полістиролу. Для таких виробів застосовуються інші типи антистатиків, наприклад, алкілсульфонати. Алкілсульфонати лужних металів – це високоефективні антистатики для полістиролу та його кополімерів, ПВХ та ТПУ. Вони дозволені до застосування в харчовій упаковці, але основне застосування вони знаходять у виробництві одноразового посуду та товарів народного споживання з ПС, АБС тощо. Антистатики дозволяють запобігти притягуванню пилу, що особливо помітно на білому посуді. Алкілсульфонати - це антистатики тривалої дії: до півроку і більше зберігають свою ефективність.
Властивості більшості антистатиків залежить від вологості атмосферного повітря; при вологості менше 30% ефективність традиційних антистатиків значно знижується.
На швидкість міграції антистатиків впливають щільність і ступінь кристалічності полімеру, тому висококристалічного ПЕВП потрібно більше антистатика, ніж ПЕНП.
На швидкість міграції антистатиків впливає полярність полімерної матриці — що вище полярність, то більше вписувалося сумісність антистатика і полімеру, отже, повільніше міграція, тому ЕВА потрібна більша кількість антистатика проти неполярними поліолефінами.
Амінні та амідні антистатикиволодіють основними властивостями і можуть взаємодіяти з кислими добавками (наприклад галоген-содержащими антипіренами і спінюючими добавками).