用于PVC、PP、PE材料的通用型抗靜電阻燃添加劑的研究

周 輝

（藍(lán)翔環(huán)境檢測江蘇有限公司，江蘇泰興 225400）

用于PVC、PP、PE材料的通用型抗靜電阻燃添加劑的研究

周 輝

（藍(lán)翔環(huán)境檢測江蘇有限公司，江蘇泰興 225400）

由于PVC、PP、PE等高分子塑料材料在進(jìn)行加工和運輸時，易產(chǎn)生靜電，而加工后的材料又具有易燃性，因此容易引發(fā)靜電災(zāi)害，在易燃易爆場所更會造成火災(zāi)和爆炸的重大事故，為此，國家對塑料的抗靜電性能和阻燃的性能提出了更高的要求，同時制定了一系列的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，加強塑料抗靜電阻燃性能的監(jiān)控。本文通過抗靜電阻燃機(jī)理對通用型抗靜電阻燃添加劑的合成技術(shù)進(jìn)行了研究。

塑料；抗靜電；阻燃；靜電

1 抗靜電添加劑

PVC、PP、PE等塑料制品都屬于絕緣材料，絕緣材料既可以通過絕緣體表面，也可以通過絕緣體內(nèi)部來排放靜電，通過減少靜電的累積，有效避免靜電帶來的不良后果。

由高斯定理和歐姆定律可以得出靜電排放量與電阻率呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，那么想要加速靜電泄漏的速度，就要減少材料的電阻率，減少材料之間的表面摩擦，從而減少絕緣體累積的電荷，起到抗靜電的效果。

纖維、塑料等材料摩擦易產(chǎn)生靜電的原因?qū)轨o電添加劑提出了更高的要求，一方面，抗靜電添加劑能夠和PVC、PP、PE等塑料材料很好的融合；另一方面，為了達(dá)到減少靜電產(chǎn)生的效果，抗靜電劑要有較強的吸附能力來吸收空氣中的水分。當(dāng)樹脂和抗靜電劑融合定型后，親水基團(tuán)為了吸收水分會呈朝著空氣一側(cè)的排列狀態(tài)，此時親水基團(tuán)和空氣中的水分的結(jié)合就會形成單分子導(dǎo)電層，而單分子層是能夠發(fā)揮抗靜電作用的主要結(jié)構(gòu)。但是，在加工和運輸過程中，由于摩擦，拉伸等外力因素會導(dǎo)致單分子導(dǎo)電層受到磨損，抗靜電性能也會隨之降低。但是，在樹脂的內(nèi)部，抗靜電離子的分布是不均勻的，表面離子濃度高，內(nèi)部離子濃度低，表面受磨損后，內(nèi)部的抗靜電劑分子會不斷向表面遷移，修復(fù)受損的單分子層，從而恢復(fù)材料的抗靜電性能。

影響抗靜電劑分子遷移速度主要有兩方面，一是與之融合固化的樹脂的性能，因為樹脂是離子、分子游動的場所和交換載體；另一個是抗靜電劑本身分子量的大小?？轨o電添加劑的使用量也是影響抗靜電性能的一大因素。因此，為了提升抗靜電性能，我們可以從以上方面對抗靜電添加劑進(jìn)行改進(jìn)。

2 阻燃添加劑

PVC、PP、PE本身是絕緣體，絕緣體超高的電阻率會使得材料積聚大量靜電，但是加工過程中使用了大量的增塑劑，使其變?yōu)橐兹嘉镔|(zhì)，因而容易引起火災(zāi)、爆炸等安全事故的發(fā)生。因此，阻燃劑的使用可以從物理方法和化學(xué)方法兩方面入手，有效減少火災(zāi)的發(fā)生，避免一系列燃燒的連鎖反應(yīng)。塑料等高分子材料燃燒時會分解為碳?xì)浠衔?，也就是烴類化合物，烴進(jìn)一步燃燒會生成羥基自由基，而羥基自由基具有極強的媳婦電子能力，具有極強的氧化性，易使燃燒反應(yīng)反復(fù)發(fā)生，甚至造成大片區(qū)域發(fā)生連鎖火災(zāi)的后果。針對以上問題，含溴化物的阻燃劑和氧化銻在加熱反應(yīng)下生成的溴化銻可以有效防止燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。因為溴化銻易揮發(fā)，能夠快速地吸收高分子材料燃燒后的可燃物質(zhì)以及羥基自由基，從而通過稀釋烴類化合物等易燃物的濃度，有效防止燃燒。

3 抗靜電阻燃材料的合成技術(shù)及測驗效果

3.1 合成技術(shù)

以PA-1型抗靜電阻燃添加劑為例：

首先，將聚醚，聚酯等原料加入反應(yīng)釜并攪拌，反應(yīng)條件為高溫；然后加適量催化劑進(jìn)行酯交換；開始進(jìn)行聚合反應(yīng)，待充分反應(yīng)后，取樣檢查抗靜電性能情況；最后將塑料樹脂、抗靜電劑以及阻燃劑等均勻攪拌，取高溫固化后的成品取樣檢查質(zhì)量。

其次，原材料的配比也會影響生成物的抗靜電性能。比如投入過多的聚醚類雖然會提升抗靜電性能，但是單分子導(dǎo)電層容易在加工、洗滌的過程中受到磨損；投入過多的聚酯類，雖然能夠提高聚合物的熔點，但是卻不能很好地和樹脂融合固化，從而大大降低抗靜電性能的效果。因此，在投放原料時，要全面考慮，精確計算物料比，從而使生成物具有較強的抗靜電性能。

3.2 測驗效果

通用型抗靜電阻燃添加劑使用后，生成的新的抗靜電阻燃材料不僅具有良好的耐久性，抗靜電性能也明顯提高。洗滌100次后的塑料表面電阻只變?yōu)樵瓉淼?倍多，相對濕度也只是減少10%。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)洗滌后PVC、PP、PE材料的力學(xué)性能和阻燃性能的測驗結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

由于此類材料具有易積聚靜電和易燃的特性，國家對此提出了更高的要求，來防止靜電災(zāi)害的發(fā)生。因此，應(yīng)加大對抗靜電阻燃添加劑的研究力度，爭取研究出能夠和多種高分子材料相容，耐高溫，耐磨損性且價比高的抗靜電阻燃添加劑。

[1]張玉廣，劉生滿，黃犇犇，等.通用型抗靜電劑對高聚物材料的改性研究[J].中原工學(xué)院學(xué)報，2009，（3）.

Study on PVC，PP，PE General Antistatic Materials for Flame Retardant Additive

Zhou Hui

Since When PVC，PP，PE plastics and other polymer materials during processing and transport，easyto produce static electricity，and the material processed and is flammable，so easily lead to electrostatic hazards in flammable and explosive places，but will fire and explosion caused serious accidents，for which the state of the antistatic and flame retardant properties of plastics put forward higher requirements，and formulated a series of regulations and standards，reinforced plastics flame retardant antistatic performance monitoring.Through the mechanism of Anti-Static flame synthesis technology universal antistatic flame retardant additives were studied.

plastic；antistatic；flame retardant；electrostatic

TB32

A

1003–6490（2016）04–0086–01

2016–04–06

周輝（1973—），男，江蘇泰興人，工程師，主要從事檢測中心技術(shù)負(fù)責(zé)工作。