塑料抗静电的设计方法及常见的抗静电材料

大家好，我是你们的朋友小库@塑库网，不安分的化工行业老炮一枚，多年专注于协助结构工程师找到合适的工程塑料解决方案。 【塑库网】 一个专业的工程塑料、特种塑料、改性塑料、钛金属等材料选材、制造、服务查询一站式平台，欢迎私信，我们将为您提供优质服务~ 天气干燥的时候，相信很多朋友都会有这样的的烦恼。 静电使得汽车内饰吸附大量的灰尘，干布几乎擦不掉，只能用湿布来擦，并且擦拭后很快会重新吸附灰尘...... 然而，汽车的静电现象不仅仅只是会吸附灰尘那么简单，在一些容易产生易燃、易爆气体的环境中，静电产生的火花是汽车爆炸的主要原因。 2019年，银川市加气站内货车遇静电发生轰燃。 为了解决用户痛点，材料界不断推陈出新。随着抗静电塑料的出现，这些问题都得到了完美的解决。 抗静电塑料在汽车中的应用 目前，在车内上部区域，如天窗遮阳板塑料格栅、B柱安全带高调器滑板等零件。由于安装位置死角较多、零件使用中易产生和积聚静电荷，很多车企已经在上述内饰件中应用了抗静电塑料。 分别使用抗静电材料与普通材料试制同一种零件【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解！！！】，并在同种条件下进行吸尘试验的对比，在自然环境下放置两周时间后，普通材料的零件表面吸附很多灰尘，而抗静电材料的零件没有吸附灰尘，仍然保持清洁的表面。 汽车内饰用抗静电塑料的特点 永久性抗静电 用于汽车内饰的抗静电材料，需要能够在汽车的使用周期内始终发挥作用，因此永久性抗静电材料是最好的选择。表面电阻一般控制在10^10~10^12Ω范围内足以满足要求。 易于配色 由于汽车内饰都是外观件，所使用的材料必须具有良好的配色性，可以根据要求配制成不同的颜色，因此需要采用与塑料基材有较好相容性的高分子抗静电剂。 优异的耐候性和热稳定性 用于汽车内饰的材料，必须具有较好的耐候性和热稳定性，对于由光、热和重金属离子引起的自然老化过程应有优秀的耐抗性。材料还需要具有较高的热变形温度，以保持零件在长期高温使用下的形状和功能。 低VOC(散发)，环保 材料符合国家标准和各汽车公司关于有机物散发的标准要求，不含有国家法规规定的禁用物质。 抗静电塑料不仅仅可以运用在汽车领域，它在我们生产生活中是一种非常重要的材料，它的制作也已成为塑料改性领域中的重要研究方向之一。 塑料抗静电的方法 减少和消除塑料的静电危害，可以从抑制电荷的产生、助长漏电入手，最常用的方法是在塑料中加人能够导电的物质以提高漏电速度。 现在广泛采用有添加抗静电剂和添加导电填料等。 添加表面活性剂型抗静电剂 活性剂型抗静电剂又称迁移性抗静电剂，它是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，含有亲水基团和亲油基团。 C12以上的烷基是典型的亲油基团【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解！！！】，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类。 添加比例一般为0. 5%~3%，由于抗静电剂与塑料树脂本身不完全相容，它会从树脂内部迁移到表面。其亲水基团能吸附空气中水分子促进塑料表面被水湿润，从而疏导静电荷。 由于需要迁移到表面并吸附水分，表面活性剂型抗静电剂需要经过一段时间并在较高的湿度条件下方能具有好的抗静电效果。 作用机理分为四个阶段： #阶段一 在挤出过程中，抗静电剂均匀地分布在材料中。 #阶段二 挤出后，抗静电剂开始向表面迁移。 #阶段三 抗静电剂在表面形成一层亲水基团向外、亲油基团向内的分子层。 #阶段四 表层亲水基团吸附空气中的水，形成导电层，消除静电。 抗静电剂分子量较小，经过水洗或摩擦之后容易流失，导致浓度降低，效果变差，因此持续时间较短，一般不超过一年但价格较低，现在多应用于电子家电产品以及包装材料。 添加永久性抗静电剂 永久性抗静电剂是一类相对分子质量较大、分子链上具有导电性官能团的亲水性高聚物。 由于本身就是高分子物质，它们与基体树脂有一定的相容性，与塑料树脂共混后，能在基材内部和表面搭建网状导电通道，通过离子导电来传导和释放产生的静电荷，有效地降低塑料的表面电阻。 由于不需要通过分子迁移到表面起作用，零件注塑完成即有较好的抗静电效果，对环境湿度依赖小，且效果更稳定、性能持久，在汽车的整个使用周期内都可以使零件具有抗静电功能。 永久性抗静电剂根据化学结构，主要有： 01聚醚类 包括聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯亚酰胺、聚环氧乙烷一环氧氯丙烷共聚物、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯共聚物。 02季铵盐类 主要包括含季铵盐的甲基丙烯酸醋共聚物【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解！！！】、含季铵盐的马来酰亚胺共聚物、含季铵盐的甲基丙烯酸亚胺共聚物。 03磺酸盐类 包括石油磺酸盐、合成磺酸盐、中性或低碱值磺酸盐磺酸钠、磺酸钙、磺酸镁和磺酸钡盐等。 在同样用量下，永久性抗静电剂的抗静电效果要小于小分子表面活性剂型。要达到明显的抗静电效能，添加比例要大得多，一般为6%~30%，因此成本较高，对需经久耐用且比较昂贵的塑料制品，如家用电器外壳、汽车零部件、电子仪器零部件、精密机械零部件等，比较适用。 添加导电填料 表面活性剂型及永久性抗静电剂虽然能使塑料的表面电阻下降，但下降幅度有限。 在一些容易产生易燃、易爆气体的环境中，静电产生的火花是爆炸的主要原因。 因此，在这种环境中使用的塑料或橡胶制品的表面电阻要求在10^6Ω以下。此时，采用抗静电剂是不能满足要求的，必须加入其他导电填料，如导电炭黑、碳纤维、金属粉等。 常见的抗静电材料 1、永久抗静电PC/ASA 聚碳酸醋(PC）/丙烯睛一苯乙烯一丙烯酸共聚物(ASA)属于聚碳酸酯合金类，具有优良的抗冲击、耐热性及优异的耐候性，被广泛应用于汽车内饰件中。抗静电PC/ASA是在普通PC/ASA中添加永久性抗静电剂进行改性的一类材料。对抗静电剂的基本要求是在降低表面电阻的同时，保持基体树脂的各项力学、热学、光学性能基本不变。 随着抗静电剂添加量的增加，PC/ASA合金的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均缓慢下降，同时表面电阻率不断下降然后逐渐趋于稳定。当抗静电母粒质量分数为11%~19%时【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解！！！】，合金的表面电阻率可达到10^8~10^10Ω，具有很好的抗静电效果。但由于永久性抗静电剂的价格较高，为控制材料的成本，抗静电剂质量分数以9%~12%为宜，此时材料既可以保持较好的刚性和韧性，也能很好地满足抗静电防尘的需求。由于采用的是永久性抗静电剂，抗静电效果也更稳定持久。选择含15%抗静电剂的PC/ASA试样，放置24个月后，PC/ASA试样的表面电阻增长幅度并不大，仍保持在10^9这一数量级上。同时永久抗静电剂不受擦拭和洗涤等条件影响，经过100次水洗，材料的表面电阻仍旧在一个数量级上。 永久抗静电PC/ASA合金可以用于那些原本使用普通ABS, PC/ABS和PC/ASA材料的浅色调零部件，如遮阳板镜盖、内后视镜壳、眼镜盒、罩盖、出风口等，在起到抗静电效果的同时，不会影响零部件的功能和触感。 2、永久抗静电PP 聚丙烯( PP )具有性能优良、价格较低等优点，在汽车上被广泛使用，使用量一直居各种塑料之首。但是聚丙烯其分子链是非极性的，表面电阻很高，容易在使用中产生静电。消除聚丙烯所带静电的一种最有效的方法是加人抗静电剂。聚丙烯用抗静电剂在国内外的发展很快，尤其是美国、日本、西欧等发达国家，无论是研究、产还是销售都居于世界前列。 永久抗静电PP不但具有普通PP材料良好的力学性能及抗老化、耐应力发白等性能，还具有优异的抗静电性能，可以用于原本使用PP材料的零部件，如仪表板、中央通道、门内饰板、立柱内饰板等。 3、抗静电PA6 尼龙6 (PA6）由于具有较好的力学性能、耐磨自润滑性和加工流动性而成为当前用途最广泛的工程塑料【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎全网搜索《塑库网》或微信搜索塑库网小程序进入了解！！！】。PA6表面电阻一般为10^14~10^15Ω。对PA6添加永久性抗静电剂，使表面电阻降至10^11~10^12Ω，加快静电荷的漏泄。抗静电剂应具有抗静电效能大且持久，耐热性好，在PA6挤出过程及后成型加工过程的温度条件(240~250℃)下不分解;与PA6有适中的相容性;与增强剂及其他助剂无对抗效应。 尼龙6/丙烯睛/丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)合金既具有PA的耐热性和耐化学药品性等，又具有ABS的韧性和刚性，该合金广泛用于汽车、电子电气、体育用品和家电等领域。 对PA6/ABS材料加人永久性抗静电剂进行改性，赋予其较低的表面电阻率，可以有效消除静电造成的危害。当抗静电母粒质量分数为7%~30%时，材料的表面电阻率可达到10^12~10^7Ω具有很好的抗静电效果。对于内饰件静电防尘的需要来说，抗静电母粒质量分数以7%~10%，材料的表面电阻率在10^10~10^12Ω基本可以满足要求。 采用抗静电母粒生产的PA6及其合金材料具有非常好的可染色性，可用于各种颜色制品的制备。抗静电PA6现在内饰中主要用于遮阳板的化妆镜盖零件，PA6/ABS主要用于天窗遮阳板的塑料格栅。由于材料中PA6含量较高，材料吸水率增大，尺寸稳定性稍差。同时，该材料的硬度较低，且容易划伤，用在用户经常接触的地方可能会引起抱怨。可以采用添加滑石粉、玻璃纤维或玻璃微珠等提高材料的刚性、耐热性和尺寸稳定性。 随着新能源汽车的发展，5G 通讯兴起和共享经济推行，对材料的强度、耐温、耐候、低介电性能等性能要求提升,高标准要求的塑料材料应用需求快速增长,差异化的高端改性塑料将迎来发展的春天。 【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎去《塑库网》了解！】 如果您在工作中需要材料选材服务，欢迎您随时联系我们@塑库网。 更多选材建议、产品设计缺陷解决方案、材料物性表查阅，欢迎访问@塑库网。 如果觉得本文对您有帮助，欢迎点赞评论加关注，非常感谢！