表面活性劑是具有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的特殊結(jié)構(gòu)分子,因而具有一系列應(yīng)用功能,而被作為助劑廣泛的應(yīng)用于塑料工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中。
1表面活性劑在塑料抗靜電劑中的應(yīng)用塑料是一種電器絕緣性能良好的高分子材料,但是塑料作為絕緣材料使用時(shí)候,其表面極易摩擦產(chǎn)生靜電會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、電擊等事故。通過(guò)在塑料中添加表面活性劑作為抗靜電劑可以有效消除靜電。
抗靜電劑按使用方式可分為外部涂敷和內(nèi)部混煉兩種方式。其作用機(jī)理主要有兩方面:一是表面活性劑的親油基與樹(shù)脂結(jié)合,親水基在塑料表面形成導(dǎo)電層或通過(guò)氫鍵與空氣中的水分相結(jié)合,從而降低表面電阻,加速靜電荷的泄露;二是賦予塑料表面一定的潤(rùn)滑性,降低摩擦系數(shù),從而抑制和減少電荷的產(chǎn)生。常見(jiàn)的塑料抗靜電劑有:非離子型、陽(yáng)離子型、陰離子型、混合型等。
1.1非離子型抗靜電劑
非離子型抗靜電劑具有良好的加工性和熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),主要有聚乙二醇酯或醚類(lèi)、多元醇脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、脂肪胺乙氧基醚等產(chǎn)品。
杭州化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)出HKD-100、HKD-102、HKD-151、HKD-178、HKD-196、HKD-1800等一系非離子型抗靜電劑。其中HKD-1800(N,N-二羥乙基十八胺,國(guó)外牌號(hào):Ar-mostat-600)抗靜電效果良好,可使塑料制品的表面電阻降至108Ω,廣泛應(yīng)用于PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)等高分子材料中。
山西省化工研究院開(kāi)發(fā)出KJ-210(脂肪烷醇酰胺及其酯的混合物)和KJB-02(有機(jī)硼非離子表面活性劑)。其中KJ-210適用于PE、PP、PS、ABS及天然膠等制品,具有抗靜電性能好、持久性強(qiáng)、對(duì)熱穩(wěn)定與其它助劑配伍性佳等特點(diǎn)。而KJB-02由于親水基團(tuán)中引入了含硼極性基團(tuán),顯示出良好的抗靜電性和熱穩(wěn)定性,可用于BOPP薄膜(雙向拉伸聚丙烯薄膜)、PP、PE等聚烯烴制品,并且在ABS、PVC等聚合物中的抗靜電性也非常突出。
北京化學(xué)工業(yè)研究院開(kāi)發(fā)出ASA-40(烷基胺環(huán)氧乙烷加成物,適用于PE)和ASA-90(適用于ABS、PS、PE)。國(guó)外Uniqema公司生產(chǎn)的Atmer129(甘油單硬酯酸酯)、Atmer163(乙氧化胺)、Atmer154(烷氧基脂肪酸酯),廣泛應(yīng)用于PS、PVC、PE。而PVOInternational,Inc公司開(kāi)發(fā)Drewplast017和Drewplast032(含酯基型非離子表面活性劑)主要適用于PE。DuPont,Stepan等公司[7]則開(kāi)發(fā)出ZelecTY和ZelecNK(醇磷酸酯型非離子表面活性劑)可適用于Polyolefinfibers(聚烯烴纖維),Myla(r聚酯薄膜)等塑料制品。
1.2陽(yáng)離子型抗靜電劑
陽(yáng)離子型抗靜電劑主要包括胺鹽、季銨鹽、烷基氨基酸鹽等,其中季銨鹽最為重要。
杭州化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)出HKD-200和HKD-321。其中HKD-321抗靜電性能優(yōu)異,化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,當(dāng)使用濃度在1.0%時(shí)涂覆在各種塑料板材、薄膜、纖維上,可以獲得良好的抗靜電效果,可使制品表面電阻降至107-8歐姆。HKD-321廣泛使用于PVC(聚氯乙烯)扭結(jié)膜、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)牽伸管、PS(聚苯乙烯)片材等材料的外部抗靜電處理。
上海經(jīng)緯化工有限公司(原上海合成洗滌劑三廠)生產(chǎn)的SH-105抗靜電劑,主要用于煤礦用PVC輸送帶及PVC制品。上海天壇助劑有限公司(原上海助劑廠有限公司)開(kāi)發(fā)出抗靜電劑P(烷基磷酸脂胺鹽)和SN(十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽)。其中抗靜電劑P對(duì)錦綸、滌綸、維論等合成纖維具有優(yōu)良的消除靜電效果;SN用于聚酯、聚乙烯醇、聚氧乙烯等塑料制品的靜電消除。
國(guó)外Cytec公司開(kāi)發(fā)出CyastatSN、Cyastat609、CyastatSP等一系列陽(yáng)離子型抗靜電劑,廣泛應(yīng)用在傳動(dòng)皮帶、印刷膠輥、酚醛樹(shù)脂等方面;WitcoChemicalCorp公司開(kāi)發(fā)的陽(yáng)離子型抗靜電劑MarkstatAL-12應(yīng)用在復(fù)印機(jī)中的塑料片材。
1.3陰離子型抗靜電劑
陰離子型抗靜電劑的種類(lèi)不多,國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的陰離子型抗靜電劑有ABPS(壬基苯氧基丙烷磺酸鈉)和DPE(對(duì)壬基二苯醚磺酸鉀)。國(guó)外U-niqema公司[4]開(kāi)發(fā)的Atmer190(烷基硫酸鹽)可廣泛應(yīng)用于PS、PVC、PE、PC(聚碳酸脂)、POM(聚甲醛樹(shù)脂)、PA(聚酰胺)、TPU(熱塑性彈性體橡膠)等領(lǐng)域中。
1.4混合型抗靜電劑
混合型抗靜電劑是指兩種或兩種以上類(lèi)型的表面活性劑復(fù)配使用的新型抗靜電劑,其往往具有更加優(yōu)良的抗靜電效果。
杭州化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)出的混合型抗靜電劑有S-15和S-18(陽(yáng)離子/非離子)。其中S-15是PVC抗靜電劑,適用于軟質(zhì)、半硬質(zhì)PVC,具有優(yōu)良的耐熱性,抗靜電性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在PVC中的添加量在1.5-3%時(shí),能使塑料表面的電阻降至107歐姆。
北京化學(xué)工業(yè)研究院開(kāi)發(fā)出的混合型抗靜電劑ASA150(陽(yáng)離子/非離子)是專(zhuān)門(mén)為PVC、聚氨酯(PU)制品提供有效抗靜電性能而設(shè)計(jì)的,也可用于橡膠、聚烯烴類(lèi)塑料制品中。
2表面活性劑在泡沫塑料中的應(yīng)用具有微孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料是一種廣泛用途的塑料產(chǎn)品。泡沫塑料當(dāng)采用發(fā)泡劑使聚合物中產(chǎn)生大量氣泡時(shí),為了使產(chǎn)生的氣泡保持穩(wěn)定和均勻,必須添加表面活性劑作為穩(wěn)泡劑,其主要作用是降低孔壁的表面張力,促進(jìn)泡孔中維持一定的正壓,從而控制泡孔的增長(zhǎng)和穩(wěn)定,使泡孔既不破裂,也不癟塌。泡沫塑料按用途分為酚醛泡沫塑料,聚氨酯泡沫塑料等。
2.1酚醛泡沫塑料
酚醛泡沫塑料(PF)是由酚醛樹(shù)脂加入表面活性劑、發(fā)泡劑、固化劑等多種加工助劑,經(jīng)攪拌發(fā)泡、熟化而成的泡沫塑料。隨著高層建筑、航空工業(yè)、交通運(yùn)輸以及空間技術(shù)的發(fā)展,對(duì)泡沫塑料的熱穩(wěn)定性和耐燃性的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。
與PS泡沫、PE泡沫、PU泡沫相比較,PF具有難燃、自熄、低煙、耐火焰等優(yōu)點(diǎn)。PF常選擇的表面活性劑有:JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)、AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉)、Tween-20,Tween-80(吐溫系列非離子表面活性劑)、PluronicF-127(聚丙二醇與環(huán)氧乙烷加聚物)、DC-DC-193(硅酮系表面活性劑)等。






