抗靜電薄膜的常用生產技術

靜電的產生，與物體的絕緣性能有直接的相關關系，不同物品對包裝薄膜的抗靜電性的要求亦不相同，有的商品不僅需要具有一般的抗靜電性能，而且需要具有一定的導電性。因此需要根據(jù)包裝材料的電阻的不同，對抗靜電性薄膜進行規(guī)范、分類。國際電工委員會( 1EC) 規(guī)定的靜電敏感產品( ESSD) 包裝用材料如表1所示, 可供我們開發(fā)、生產抗靜電薄膜參考。

應用抗靜電劑制備抗靜電薄膜

      利用抗靜電劑制備抗靜電薄膜，具有工藝簡便、價格低廉的明顯優(yōu)勢，是當今生產抗靜電薄膜應用濟為廣泛的方法。目前已工業(yè)化的抗靜電劑的品種達一百種以上，不僅國外的一些有名的大型化工公司如瑞士的汽巴公司、美國的氰特公司等，均有自己的抗靜電劑的品牌，國內的化工研究院、所，也十分重視對抗靜電劑的開發(fā)研究工作，如山西省化工研究院、北京化工研究院、杭州化工研究所等都有抗靜電劑的代表性產品。

      我們可以將抗靜電劑經(jīng)計量后直接混入到塑料粒子(或者粉末)中，生產抗靜電薄膜；也可以先將抗靜電劑與其它成分配合、制成母粒，在制造塑料薄膜時，將母粒混入塑顆粒中，按常規(guī)成膜方法生產抗靜電薄膜。工藝方便易行，還可以根據(jù)生產抗靜電薄膜的實際需要，添加一些必要的助劑，以改進產品的性能( 例如配入開口劑降低薄膜的粘閉性)，從而將抗靜電薄膜的開發(fā)研究，簡化為著力于抗靜電母料的開發(fā)研究；目前國內的功能母料的生產企業(yè)，多半均有牌號的抗靜電母料產品，因此對于技術力量比較薄弱的單位，可從生產抗靜電母料專業(yè)化企業(yè)，選購性能優(yōu)良的抗靜電母料，完成抗靜電薄膜的開發(fā)工作。所以無論對于技術力量雄厚的企業(yè)還是技木力量比較薄弱的單位，采用抗靜電母料生產抗靜電薄膜，那是一種可取的方法。

      利用內部抗靜電刑生產抗靜電薄膜時，需要注意兩個問題：其一是抗靜電劑有一個從塑料基體中向薄膜表面擴散的過程，因此剛成膜后并不表現(xiàn)出抗靜電性，經(jīng)過一段時間的存放之后，抗電性逐漸增加濟后才能達到一個極值(決定于抗靜電劑品種與配用量的平衡值)，其二是要達到某一給定值，內部抗靜電劑的用量與薄膜的厚度有關，薄膜的厚度越薄，所需要添加的抗靜電劑越多。利用表面活性劑類抗靜電劑生產的抗靜電薄膜，抗靜電性的下降，主要來源于表面電阻的下降，且表面電阻的下降有限，一般不低于108Ω，因此抗靜電效果有限，對于一些對抗靜電性要求高的領域，例如集成電路與大規(guī)模集成電路的包裝，尚嫌不足。

      利用表面活性劑類抗靜電劑生產的抗靜電薄膜，抗靜電性能明顯地受環(huán)境濕度的影響，在濕度較低的情況下，薄膜的抗靜電性能低下，當大氣濕度低于25%時，基本上失去實際使用價值。此外，內部抗靜電劑是通過擴散到薄膜的表面而產生抗靜電效果的，使用時存在于薄膜的表面，抗靜電劑比較容易因。摩擦、水洗等原因而損失，持久性方面，往往不盡如人意( 由于損失的抗靜電劑可以通過薄膜內部抗靜電劑向薄膜表面的擴散得到補充，一般較之使用外部抗靜電劑生產的抗靜電薄膜,具有較佳的持久性) 。

采用導電型填料生產抗靜電塑料薄膜

      采用導電型填料不僅可以生產防靜電塑料薄膜，而且由于其抗靜電性基于填料的導電性，持久性較表面活性劑型抗靜電薄膜好，而且抗靜電性受環(huán)境濕度的影響小。對填充型防靜電包裝塑料研究、應用得濟多的是碳黑體系填充防靜電材料。其性能主要取決于導電填料的種類、骨架結構、分散性能、表面狀態(tài)、添加濃度等，以及塑料材料的種類、結構, 填料加入的工藝方法等。乙炔黑和高溫石墨化炭黑，其結構穩(wěn)定，不易氧化，容易在高分子中形成伸展的鏈式或網(wǎng)狀組織，可以得到優(yōu)良的防靜電性能。為了提高炭黑體系的防靜電性能，還常常將它與金屬氧化物、彈性體等物質混合使用，例如炭黑與陶土、滑石粉等惰性填料組成二元填料，可以將電阻率降低一個數(shù)量級，利用炭黑、陶土二元填料可以制得體積電阻為10－1Ω?cm～105Ω?cm 的導電性材料。碳黑型抗靜電薄膜性能上的兩大局限是不透明及只能做黑色薄膜。

      金屬氧化物系填充型防靜電材料，是近幾年研制的一類新產品，其性能比金屬填充型材料略差一些，但性價比好。目前成功應用的有氧化鈦、氧化鋅等等，其中還有性能價格均佳的是氧化錫，其色相較淡，粒徑很小(0.1pm以下)，可以滿足透明、防靜電的要求。根據(jù)導電理論，填料形狀從球形趨向扁平其導電性能升高。據(jù)此，日本近年研制成功一種新的導電性云母片材填料，采用固溶法沉積一層導電性的金屬氧化物，在光滑的云母薄片微粉表面，固溶沉積一層Sn02制成新穎的導電性MEC，外觀呈灰白色，且有透明度，體電阻率可達到10Ω?cm 數(shù)量級，涂層透光度達80%以上。

采用涂料生產防靜電薄膜

      采用涂料生產防靜電薄膜與采用外部抗靜電劑生產抗靜電薄膜不同，涂層型防靜電技術，不使用表面抗靜電劑的溶液對薄膜的表面進行涂布，而是采用導電性涂料涂復在塑料表面、形成均勻的涂層，從而賦予塑料導電性能，使之成為具有防靜電材料，此法原則上也可以用于制造抗靜電薄膜。

濟近10年來，屬于涂料工業(yè)領域的導電涂料得到了迅速的發(fā)展，性能日益提高，種類日益增加，并形成了導電涂料系列：

①防靜電碳系涂料，主要采用炭黑作導電成份，具有性能優(yōu)良價格低廉等優(yōu)點，現(xiàn)在應用較多；
②肪靜電金屬系涂料，導電組份主要采有鱗片狀鋁片、鎳片、銅片；
③防靜電金屬氧化物系涂料中，使用的主要為粉末狀氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、氧化銦、氧化鎘等，以及用SbCl8、SnC14、Sn02、Sb2O5 等微粉。

上述導電成份和丙烯酸樹脂配制成新型的防靜電涂料。近幾年來，抗靜電成膜物不斷發(fā)展。例如用電荷轉移型高分子絡合物溶液涂復塑料獲得很好的抗靜電，又如用五氯化銻與聚乙烯基咔唑組成的電荷轉移絡合物溶液敷聚乙烯塑料制品。

通過表面改性生產抗靜電薄膜

      這是一類新興的防靜電包裝材料，在進行接技共聚時，先用射線對含單體的混合物進行輻射處理，使共聚物獲得良好的抗靜電性能。如近年用β射線輻照處理的丙烯酸或甲基丙烯酸，再接枝到聚乙烯或聚丙烯上；用丁射線輻照聚酰胺后再接枝上甲基丙烯酸，都可使他們的抗靜電性能顯著提高，在加熱的同時用60Co源的丫射線輻照，使丙烯酸、丙烯酰胺，乙烯基一3一乙氧基硅烷及它們的混合物接枝到聚四氯乙烯上，制成的塑料薄膜具有明顯的抗靜電效果；用電子束、激光對高分子襯料進行處理，也可以獲得優(yōu)良的防靜電功能。美國用電子束處理過的包裝袋已上市銷售，它耐久性好，沒有腐蝕，沒有污染，性能優(yōu)良，可與抗靜電荊型和炭黑填充型防靜電材料媲美，已呈現(xiàn)出參與市場競爭的勢頭。

      通過電子束處理，生產抗靜電薄膜的方法，還可以用于透明復合型軟包裝材料(袋)，這無疑是一種新的防靜電發(fā)展方向。利用這種方法生產的透明產品，已有樣品上市銷售。通過蒸鍍技術生產的鍍層型抗靜電薄膜及復合型抗靜電薄膜在高分子材料表面形成一層導電的金屬鍍層, 諸如物**相沉積(PVD) 、化學氣相沉積(CVD) 等工藝方法，亦可用于生產抗靜電薄膜。真空物**相沉積是一類方興未艾的新工藝技術，它主要有真空蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等三種技術。包裝行業(yè)已經(jīng)泛用的真空鍍鋁膜、鍍鋁紙, 就是這一種技術的產物。真空物**相沉積常常在10Mpa～10Mpa 真空中，將金屬鋁加熱到熔點以上，形成鋁蒸氣, 濟后凝聚在塑料材料表面形成極薄的金屬鋁膜，真空物**相沉積，還可以蒸鍍其他金屬以及金屬氧化物等物質。

      復合型包裝材料也是一種實用的抗靜電包裝技術。一般而言，防靜電包裝除了要求材料有一定的抗靜電功能外，還應有耐久、耐熱、耐光、耐壓、耐化學晶、經(jīng)濟、可靠等等物理、機械、化學性能和綜合按術經(jīng)濟性能，其濟佳的實施方案之一，就是采用復合技術。復合型抗靜電包裝塑料作為包裝袋( 容器) 已廣泛使用，其結構特點是，中間往往夾有3層?D4層阻擋屏蔽層( 這些屏蔽層主采用金屬化薄膜, 導電性填料填充的薄膜)，濟表面層和濟里面層一般使用抗靜電劑型的抗靜電薄膜，這是現(xiàn)在流行的主流，也是今后抗靜電包裝袋發(fā)展的方向。此外，采用電阻值較低的樹脂，也是獲取抗靜電薄膜的一種工業(yè)化方法。例如由電阻值較低的聚乙烯醇樹脂為主體所生產的聚乙烯醇薄膜，就是一種性能頗佳的抗靜電薄膜(表面電阻在108歐姆左右)。在日本聚乙烯醇薄膜廣泛應用于紡織品與服裝之類的商品的銷售包裝( 年耗用量在萬噸以上)，和聚乙烯、聚丙烯等通用薄膜相比，聚乙烯醇薄膜可明降低減少吸塵效應，從而提高對商品的展示效果。

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