ЗМІНА ПРОВІДНОСТІ ПЛАСТМАС
Зміна провідності пластмас – важливий фактор у таких галузях застосування, як виробництво корпусів та кожухів усіх типів обладнання, а також формованих з'єднань та компонентів електронних схем. Ізоляція та оболонка для проводів та кабелів висуває власні вимоги до добавок. Plastics Additives & Compounding надає деякі дані з цього питання.
Однією з основних областей зростання в секторі пластмасових добавок була останнім часом галузь забезпечення деякої форми позитивної провідності для запобігання внутрішньому статичному розряду або здійснення екранування чутливих компонентів від зовнішнього електромеханічного впливу.
Однією з основних проблем є надання довготривалих або навіть постійних антистатичних властивостей пластмас без міграції чи вилуговування. Тут найістотнішими для ефективності факторами є обмежена сумісність (розчинність) з основним полімером і контрольована мобільність (швидкість дифузії) в матриці. Для полімерів з низькою температурою переходу в склоподібний стан, таких як поліолефіни, стала міграція антистатичних речовин має велике значення для отримання потрібного ефекту. Тим не менш, для полімерів, у яких температура переходу в склоподібний стан вище температури навколишнього середовища, таких як ПВХ, АБС та полістирол, найважливіше сумісність у момент охолодження.
Для забезпечення потрібного рівня провідності в термопластичних компаундах можна використовувати широкий діапазон добавок, включаючи армування (як вуглецеві або металеві волокна) або порошки. Антистатичні речовини додаються до пластмаси до або під час обробки. У складі багатьох пластмас вони постійномігрують на поверхню, де можуть утворитися відкладення матеріалу. При виборі антистатичної добавки слід розглянути можливі взаємодії з полімером, що дає такі ефекти як змащування, димчастість і вплив на термічну стабільність.
Деякі марки антистатичних речовин не слід випускати зі стічними водами, але є антистатичні речовини, з якими при правильному користуванні не буде жодних проблем. Є також відповідні марки, які відповідають більшості стандартів для контактів із харчовими продуктами.
Антистатичні добавки Антистатичні добавки можна класифікувати в залежності від методу застосування (внутрішні та зовнішні), а також від хімічного складу (аніонні, катіонні та неіонні). Внутрішні речовини зазвичай змішують при 0.1-3.0% за вагою, вони мають невелику сумісність з полімером, але молекула має гідрофільна головна частина, яка змушує її мігрувати на поверхню і залучати вологу з навколишнього середовища, що підвищує провідність поверхні.
Ці матеріали прості у вживанні, вони додаються в невеликих кількостях, і часто забезпечують інші переваги, такі як підвищена здатність піддаватися обробці і поліпшене вилучення з форми.
Зовнішні антистатичні добавки це, в основному, той же тип молекули, але вони наносяться на поверхню продукту, що обробляється, у вигляді розчину на основі води або спирту, напиленням, протиранням або зануренням. Вони дають миттєвий ефект, але можуть бути випадково видалені, і антистатичний ефект не можна буде відновити.
Основними катіонними антистатичними речовинами є солі алкіламонію, що мають довгі молекулярні ланцюги, які забезпечують хорошу сумісність з полімером. Укількість інших антистатичних речовин входять: стеарат гліцерину, кислі ефіри, а також етоксильовані аміни. Вони діють за рахунок міграції до поверхні із залученням вологи та іонів з повітря, які утворюють струмопровідну доріжку для розсіювання статичних зарядів.
Аніонними антистатичними речовинами зазвичай є солі лужних металів алкілсульфокислоти або іноді фосфінової або карбонової кислоти. Алкілсульфоновокислий натрій рекомендується для стиролів.
Найважливішу групу утворюють неіонні антистатичні добавки, які сюди входять: етоксильовані алкіламіни або аміди, складні ефіри жирних кислот і складні або прості ефіри поліолів. гліцеролмоностеарат (GMS) та етоксильовані аміни (EA) становлять понад 50% від загального обсягу ринку класичних антистатичних речовин. Вони переважно використовуються в поліолефінах та стиролах. Є ще один клас неіонних речовин на основі амідів, здатних протистояти корізійному впливу EA, який може завдати шкоди упакованим товарам.
Постійні антистатичні добавки були предметом численних розробок, включаючи розробку високопровідних наповнювачів, таких як вуглецева сажа, та введення полімерів, що проводять від природи, таких як поліанілін та політіофен. Хоча ці речовини ефективні, у них є й недоліки, що виражаються в їхньому впливі на фарбування та обмежену розчинність.
При обробці при температурі вище точки плавлення добавки необхідно дотримуватись особливої обережності для створення антистатичної мережі у всьому полімері.
Провідні добавки Провідні добавки зазвичай поставляються у гранульованому вигляді або у вигляді волокна, вони забезпечують широкий діапазон провідності відповідно до своїх властивостей та ступеня концентрації. Основними завданнямиє сумісність з основним полімером та забезпечення оброблюваності. Разом з вогнетривкими добавками вони в даний час є основним сектором електронних та електричних застосувань, в якому діють дедалі суворіші стандарти щодо експлуатаційних характеристик та викидів газу.
Термопластичні матеріали мають високий опір (зазвичай 1014 -1016 Ом), і чутливі по відношенню до накопичення статичної електрики. Від цього можуть виникнути проблеми, такі як погіршення експлуатації швидкісного обладнання (наприклад, обладнання для гнучкої упаковки), ураження струмом і утворення іскор, а це може бути дуже серйозним фактором у місцях, де можлива наявність вибухових газів.
Вуглецева сажа широко використовується для надання антистатичних властивостей компаундам із пластмас. Вона робить компаунди більш менш електропровідними, але також і забарвлює їх у чорний колір. Для більшості електричних застосувань існує два типи компаундів, залежно від робочих параметрів – компаунди ESD (електростатичний розряд) та компаунди EMI (електромагнітні перешкоди).
Компаунди ЕSD Мають опір 106-1012 Ом/кв. компаунди ESD призначені для використання там, де необхідне повільне та контрольоване розсіювання статичних зарядів. Для захисту електронних компонентів від електричних розрядів компаунди EMI, що екранують, забезпечують опір поверхні нижче 106 Ом/кв. при питомому об'ємному опорі нижче 1 Ом. див. і коефіцієнт ослаблення напруги до 55 дБ. Компаунди розсіюють поверхневий заряд і їх можна обробляти звичайними термопластичними методами.
До типових застосувань входять ящики та контейнери для навантаження/розвантаження на підприємстві для електроннихкомпонентів або хімічних речовин у випадках, коли є ризик вибуху від іскри. Все частіше і частіше для медичних продуктів потрібна наявність специфікацій ESD, особливо при їх використанні в операційних. Матеріали для упаковки, такі як гнучка плівка, також потребують антистатичної обробки різного виду.
Компаунди EMI екранують небажані електричні частоти за допомогою добавок, що утворюють екран. До типових застосувань входять корпуси, чутливі до впливу EMI. Через екран із добавки може знадобитися спеціальна обробка, і в даний час є склади, які підходять для термопластів, що виготовляються лицьовим формуванням, таких як АБС.
Металеві добавки Екрануючі компаунди EMI на основі волокон нержавіючої сталі можуть поставлятися у вигляді маткових сумішей, і додаватися в невеликих концентраціях, що забезпечує мінімальний вплив на фарбування та оброблюваність. Компаунди неабразивні і можуть офарблюватися. Можна досягати рівнів екранування 50 дБ при додаванні всього 1% волокна за обсягом.
Поширення технології виробництва в чистій кімнаті для виготовлення та пакування продуктів високої важливості, таких як медичні пристрої та фармацевтичні препарати, стало одним із факторів, що зумовили розширення їх використання, іншим чинником став інтерес до вдосконалених матеріалів у будівництві.
Полімери з покриттями Синтетичні волокна, такі як поліефір і нейлон, а також натуральні волокна, включаючи бавовну, можуть наноситися як покриття на метал для утворення екрану від електромагнітного випромінювання (EMR).
Хоча системи з провідністю і є групою, що постійно збільшується, термопластичних і термоотверждающихсяполімерів, у них є певні недоліки. До них можна віднести сумісність, обробку з необхідними високими концентраціями та погіршення механічних властивостей.
Крім того, полімери, що проводять від природи (ICP) – також відомі як синтетичні метали – зазвичай обмежені своєю поганою теплостійкістю. Одним з можливих рішень є високоефективний провідний наповнювач, який використовується нанесенням полімеризації покриття з ICP на поверхню частинок вуглецевої сажі. Продовжується та розробка нових ICP.