塑料薄膜抗静电剂处理技术及测试方法

塑料薄膜在加工过程中，因摩擦极易产生静电积累并放电。在进行彩印、干复等工艺时，由于静电吸附粉尘、毛发等异物导致的薄膜质量问题时有发生。特别是高达数万伏的静电放电极易引燃有机溶剂，发生火灾事故。由塑料薄膜制作的包装材料对所包装的产品，特别是电子产品极易产生静电危害。而塑料薄膜经抗静电技术处理后，不仅杜绝了火灾隐患，提高了产品质量，而且避免了包装材料因吸附异物造成对所包装产品的污染，提高了粉剂产品如洗衣粉、奶粉的灌装效率。由抗静电薄膜制作的抗静电包装材料，对所包装产品如集成电路、电子仪器等起到静电防护的作用。目前开发的塑料薄膜的抗静电技术较多，如采用强氧化剂氧化或用电晕放电处理薄膜表面，增加薄膜的导电性；或者通过接枝共聚改变聚合物分子结构，使其带有较多的极性基团或离子化基团，降低薄膜的表面电阻率；以及生产中较为广泛采用的抗静电剂处理技术。而塑料薄膜的防静电技术按其技术性能分为导电技术，其表面电阻率,ρs＜105Ω；防静电技术，其表面电阻率105Ω≤ρs＜109Ω；抗静电技术，其表面电阻率109Ω≤ρs＜1012Ω。塑料薄膜的防静电技术因其技术性能不同，导致其所包装产品的不同。本文就塑料薄膜用抗静电剂的性能及作用机理、抗静电剂处理技术及测试方法作如下介绍。
一、抗静电剂的性能及作用机理
１．抗静电剂的性能
   添加型抗静电剂要求在高温加工如混炼、造粒、吹塑等过程中不分解、不变质；与其它助剂相容性好、塑化良好；卫生、无毒。吹塑成型后当薄膜表面迁移出的抗静电剂分子层受到破坏时，内部的抗静电剂应能及时渗出，恢复薄膜的抗静电性能。涂层型抗静电剂要求与塑料薄膜附着性能好，耐摩擦；易溶于醇类、苯类、酯类等有机溶剂或水；且成膜后透明、无雾度、无彩虹现象。

２．抗静电剂的作用机理
   添加型抗静电剂的作用机理主要是抗静电剂的亲水基团增加薄膜表面的吸湿性，吸附空气中的水分，形成微薄的水膜，起泄漏电荷的作用。也可增加薄膜表面的光滑性，降低摩擦系数，防止摩擦起电。涂层型抗静电剂的作用机理主要是增加薄膜表面的离子浓度，以阴离子中和正电荷或以阳离子中和负电荷的方法防止电荷积累。介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间的介电性，使介电损耗增加，起到抗静电效果。

二、抗静电剂处理技术及测试方法
1．添加型处理技术
   该技术是将添加型抗静电剂按一定比例与热塑性树脂混合，并添加多种助剂，经熔融、混炼、造粒，制得抗静电粒子。抗静电剂的选用，要注意与基体树脂的相容性。若相容性差，则制得的抗静电粒子性能较差，但相容性太好，则抗静电剂向表面迁移的速度太慢，难以形成抗静电水膜。选用其玻璃化温度较低的热塑性树脂如聚乙烯（ＰＥ）或聚丙烯（ＰＰ）作载体树脂，有利于抗静电剂向表面迁移。与载体树脂进行熔融、混炼、造粒的过程中，要尽可能维持较低的加工温度，防止抗静电剂受热分解。利用抗静电粒子制备抗静电塑料薄膜，常采用三层（ＡＢＣ）共挤吹塑工艺。注意添加抗静电粒子的比例要根据其有效物的含量确定，并依据测试结果作适当调节，使其表面电阻率ρs在1011Ω左右即可。添加量增大不仅增加产品成本，而且会对后期的加工工序带来不利影响。若要制备抗静电复合包装材料，则应把抗静电粒子加入功能面，而不加入复合面，以免迁移出的抗静电剂及水膜形成阻隔层，影响复合后材料的剥离强度。用制得的薄膜（复合面经电晕处理）与其它基材经干法复合后，即得抗静电复合包装材料。

２．涂层型处理技术
   涂层型抗静电剂处理工艺是将离子型表面活性剂制成抗静电涂料，涂覆于塑料薄膜表面，起防止电荷积累。涂层型抗静电剂的选用，要根据被涂覆基材的功函数大小来确定。塑料材料的功函数大，则易带负电；功函数小，则带正电。常见的塑料材料中，功函数由大到小的顺序依此为：ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＶＤＣ、ＰＥＴ、ＰＡ，即ＰＰ、ＰＥ极易带负电，宜采用阳离子型表面活性剂涂覆；ＰＥＴ、ＰＡ极易带正电，宜采用阴离子型表面活性剂涂覆。要求塑料薄膜表面润湿张力大于３８ｄｙｎ／ｃｍ２，抗静电涂料成膜性好、耐摩擦、耐化学腐蚀且作用持久。制备抗静电涂料的方法是：将抗静电剂溶解于成膜性好、与塑料薄膜附着牢固的醇溶性或酯溶性树脂或乳液中，也可用聚氨酯粘合剂作载体，用酯类溶解，还可溶解于溶剂型塑料涂料中，制成抗静电涂料。涂布时注意选择合适的涂布干量，设定好干燥箱阶梯温度，控制好卷取速度及环境相对湿度，防止涂布后产生雾度、彩虹等现象。

３。测试方法
   对塑料薄膜表面电阻率的测试，要依据ＧＢ／１４１０-８９《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，在规定的环境温度、相对湿度条件下进行。经抗静电剂技术处理后的塑料薄膜在后期的加工工序如印刷、干复时印刷机干燥箱温度（５０～６０℃）、熟化温度（４５～５０℃）对其抗静电性能有一定的削弱作用。因而抗静电塑料薄膜在印刷、干复和制袋工序、成品储存过程中，应适当增加环境的相对湿度。