当双向拉伸透明抗静电聚苯乙烯片材的研制

双向拉伸透明抗静电聚苯乙烯片材的研制

随着科学技术的飞速发展，电子行业获得了前所未有的空前飞跃。该工业的飞跃发展，带动了电子制品的包装。一些能显示产品功能，产品外观的功能性电子制品的包装越来越显示出巨大的生命力和重要性。同样该产业的发展，也向包装提出了更高的要求。一些高透明性、高抗静电性及永久性抗静电性的功能性包装材料应运而生。而且由于国际上环境保护的需要，包装废弃物也成为人们关注的焦点。根据外商的要求和市场发展趋势，研制和开发高透明性，且具备永久性抗静电性的双向拉伸BOPS片材具有宽广的市场空间。因为它可以替代目前在市场上使用的所有要求有抗静电性能的塑料片材，尤其是透明性及抗静电性的永久性同已在市场上使用的PET片材具有优越的竞争性。如可用于电子元器件的包装、电子显示屏的隔离屏或保护屏等。

通常在一定的温度和湿度条件下，塑料片材由于塑料树脂本身所固有的特性，它们是优异的绝缘体，体积电阻率大于10 (n—cm)自身非常容易带静电，可以积累极高的电荷，容易产生电火花或使一些电子产品失效。而要实现塑料片材表面抗静电的要求，理论上讲只要在其表面形成一层导电层即可。抗静电技术是建立在该理论研究基础上的应用技术。

目前国内外抗静电技术已经在塑料制品上大量采用，主要的仍以不透明或非永久性抗静电材料为主。因为片材要求高透明性并具备抗静电性能的，采用的抗静电技术几乎全都采用表面处理的方法，而表面处理方法不能实现材质永久性抗静电的要求；而要做到永久性抗静电的目的，一般又都采用加入添加剂法的处理方法，但反过来难以达到高透明性的要求。因此在目前国内外的抗静电片材的使用上，还难以找到既有高透明性，又有永久性抗静电性能的塑料片材。而要实现这二种性能的最佳组合，必须采用技术含量较高的处理方法。

就目前而言，材料表面抗静电的处理方法有以下几种：

1．表面处理法。该法就是设法使塑料表面有良好的润湿性，对空气中的水分子有吸附作用，或使塑料表面形成羟基，或引入亲水性官能团，或组成亲水性结构。该法具体的有以下技术处理手段：

(1)物理表面处理方法：

a．射线辐射法，利用激光、光子束(如 射线等)，紫外光等，使塑料表面形成羟基。

b．等离子体处理法，包括真空辉光放电法，电火花(电晕)放电法，等离子体喷射处理法等，使塑料表面引入亲水性官能团。

c．用等离子体聚合法，使塑料表面呈有亲水性结构。d．用溅射刻蚀法(又称离子轰击法)或火焰表面处理，再用其他方法亲水性。

(2)化学表面处理方法：

a．采用抗静电剂溶液涂覆表面，是目前使用的最多的方法之一(特别是要求材料透明的)。

b．使用化学药品处理塑料表面，使表面亲水化，如用浓硫酸等强氧化剂浸渍塑料表面，使其塑料表面带有亲水基团。

c．用涂料涂覆表面，使表面成为亲水性。

d．先用化学处理法和等离子体处理法，在塑料表面形成羟基，再用各种偶联剂同这些羟基反应，具有所有变形铝加工能力使表面成为亲水化。

e．对塑料表面的官能团进行接枝聚合，在塑料表面组成亲水性的结构。

2．在塑料片材加工时，内部添加改性法。也即在塑料片材的生产过程中加入小分子无机物或有机物，通过物理或化学作用，以取得抗静电的性能。本方法不同于塑料在聚合过程中根据要求将抗静电性能的材质聚合在一起，使该塑料本身就具备抗静电性的方法。它也可分为物理作用和化学作用2种抗静电机理。

(1)物理作用机理，这种作用机理是通过添加剂单独发挥作用，从而达到改性目的。如将炭黑及金属粉末添加到塑料树脂中，炭黑及金属粉末可单独形成导电通道，达到泄荷的目的，从而达到抗静电效果。

(2)化学作用机理，这种机理是指添加剂一般不能单独发挥作用，必须与树脂一起发生某种化学作用后才可起改性的作用，达到抗静电的改性目的。如在塑料片材的生产过程中，在配方内加入有机抗静电剂，制成片材时，抗静电剂从内部逐渐向表面扩散，并重新排列，使亲油基团指向塑料片材的内部，而亲水基团伸向塑料片材表面，从而在塑料片材表面形成一层亲水性基团，达到抗静电的作用。

如果采用以上所述的表面处理法或添加剂法，根据常规的概念和操作技术，要实现塑料片材既要保持 85％的透明率，又具备永久性的抗静电性能，几乎是极难做到的。因为用表面处理法，抗静电性能难以达到永久性；而一般进行涂覆或电镀的表面处理法进行处理的塑料片材的透明性也难以得到保证。而用加添加剂法则对加入的添加剂要求较高。因为习惯上市面上抗静电塑料片材普通为不透明的，并且添加剂和塑料的相容性一直是个难点。相容性太好添加剂就无法向表面扩散渗低温槽类别介绍透，表面抗静电性能达不到改善；相容性太差，则抗静电剂有可能会全部析出到塑料表面，易于脱落和沾污，达不到永久性抗静电作用，并影响塑料片材的质量；此外抗静电添加剂还不宜有结晶性，否则在表面形成细小结晶，妨碍光线的透射，影响透明性。添加剂用量太少不能形成单分子层，就没有防静电的作用，反之添加剂用量太多在表面形成覆盖层大于十层分子，就会产生损害塑料表面性能，且使表面沾污，同时也大大提高塑料片材的成本。

针对以上分析，为了能得到所要求性能的抗静电片材，又具备市场经济所要求的竞争力，我们做了以下的研制工作：

1 实验部分

1．1 用物理表面处理的方法(电火花处理)。

1．1．1 实验原料

GPPs 668C 北京燕山石化有限公司K树脂KR05美国菲力普斯(Phillips)石油公司

1．1．2实验设备及测试仪器

串联式挤出挤出机向来出口单价较低机组13本三菱重工机械株式会社(包括O160挤出机、0200挤出机、T型模头、纵拉、横拉、高频电火花处理器、牵引、受卷)熔体流动速率测试仪、膜片厚度扫描测厚仪13本Yokogawa电工WG8型、表面电阻率测试仪、分厘卡、透光率测试仪、拉力机。

1．1．3膜片的成型工艺

成型工艺如下：

首先将GPPS和K树脂按照常规的配方混合后加入挤出机，挤出机的二级温度控制在160～220~C之间，机头温度215~C，螺杆转速45r／min，将纵拉处理和横拉处理后的双向拉伸膜片定型后在高频电火花发生器下经受电火花的表面喷射处理。

1．1_4 测试方法和标准

使用该法生产的片材经双面电火花处理后，在分切成小卷时膜片相互之间发粘，无法作为产品使用。

1．2 用化学表面处理的方法(表面涂布表面活性剂)

1．2．1 实验原料

GPPS 668C 北京燕山石化有限公司K树脂KR05 美国菲力普斯(Phillips)石油公司表面活性剂(防雾剂)蔗糖脂肪酸酯 Ryoto糖酯LW A一157013本三菱——KAGAKU食品公司

1．2．2 实验设备及测试仪器

使用的设备及测试仪器同1．1．2部分。

1．2．3 膜片的成型工艺

制膜片部分同1．1部分，静电火花处理的膜片在挤压式涂布机上涂上表面活性剂后，经干燥后收卷。

1．2．4 测试方式和标准

1．2．4．1 表面电阻率的测试

将涂布有表面活性剂的片材剪成标准尺寸后，在恒温恒湿的条件下测试塑料片材表面的表面电阻率。

(1)用直观的方式，将该片材置于香烟尘埃上，看是否有尘埃吸附到膜片上。

(2)表面电阻率测试参照GB1410—1978(固体电工绝缘材料绝缘电阻，体积电阻系数和表面电阻系数实验方法》进行。

1．2．4．2 透光率的测试

将涂布有表面活性剂的片材裁切成标准尺寸后，在标准条件下测试。

透光率测试参照GB2410—1980《透明塑料透光率和雾度实验方法》进行。

1．2．4．3 力学性能测试

根据测试条件要求，裁取标准尺寸试样，按GB13022—1991《塑料薄膜拉伸性能实验方法》进行测试。

l.3 在塑料片材加工时，内部添加改性法，该方法就是在生产BOPS片材过程中，在配方中加入具有抗静电成分的组成，经过正常的生产过程制成所要求的双向拉伸透明抗静电片材。

1．3．1试制或批量生产原料

GPPs 668C 北京燕山石化有限公司K树脂KR05美国菲力普斯(Phillips)石油公司抗静电母料NIJA～l 宁波色母粒有限公司(与浙江中包景兴塑料包装有限公司一起研制)1．3．2 试制设备及测试仪器

同前1．1．2 部分。

1．3．3 透明抗静电片材配方设计及成型工艺为实现高透明性和永久性抗静电性二者既有的目的，必须要采用一种高效的，能保持BOPS片材透明性的抗静电剂。为确定适当的组份材料，特别是抗静电剂必须符合240~C左右的耐高温性能，要求在粒料的熔融过程中不分解，不挥发，并且不起任何鸣礼炮21响不良的化学作用，而且能按正常生产BOPS片材的基本工艺生产，事先对抗静电剂进行了大量的筛选。并同宁波色母粒有限公司