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纳米ATO粉在抗静电塑料包装中的使用
发布者:铝箔包装  发布时间:2012-8-16 0:05:06  阅读:870次 【字体:

产物需求包装,而包装资料的质量直接或直接影响产物的质量。以往的产物包装大多注重于其外观、防潮、隔热、保温等功用,而对防静电、防射频功用没有惹起满足的注重,也构成了严峻的结果,据报导,全世界电子工业因静电放电(EDS)构成的丢失每年达数百亿美元”。近年来,跟着资料科学的展开,高分子资料因其在出产、加工及运用等方面的优胜功用而广泛运用于包装等范畴,高分子资料抗静电研讨也成为国表里研讨的热门之一。

常用的高分子资料抗静电办法是在材猜中增加导电填料,但现有的导电填料在运用进程中露出出了许多问题”:宝贵金属填料(如金粉、银粉、镍粉等)导电性好,但价格昂贵,不适于大规模运用;铜粉价廉,但易被氧化;碳系填料导电性好、耐度上约束了其运用。为此,国外在90年代研制出价廉、色浅的金属氧化物导电填料,并得到敏捷的展开。纳米掺锑二氧化锡(Antimony Doped Tin Oxide,简称ATO),是一种N型半导体资料,与传统的抗静电资料比较,纳米ATO导电粉体具有明显的优势,首要表如今杰出的导电性,淡色通明性,杰出的耐候性和安稳性以及低的红外发射率等):面,是一种极具展开潜力的新式多功用导电资料”。本文从抗静电涂料、抗静电纤维及抗静电塑料3个方面引见了纳米ATO粉在高分子抗静电材猜中运用。

1 抗静电涂料

抗静电涂料是纳米ATO粉的首要运用商场。将纳米ATO粉末作为导电填料增加到聚酰胺、丙烯酸等基体树脂中,挑选恰当的涣散办法,可制得纳米复合通明抗静电涂料。在纳米ATO复合抗静电涂猜中,当纳米ATO粉的增加量到达某一临界值时,涂层的导电功用才明显改善。研讨标明,纳米ATO粉在涂猜中的临界体积浓度(CPVC)约为23%,当PVC到达23%后,涂层的导电功用较好,如图1所示。但进一步增大纳米ATO的用量,关于涂层的导电功用的改善并没有很大的协助,相反,会影响涂层的色泽、通明度以及力学功用等。别的,基体树脂的品种、溶剂的用量以及制备工艺等都对涂料的功用有明显的影响。

由于纳米ATO颗粒比外表积大、比外表能高,归于热力不安稳系统,粉体颗粒自发的彼此集合,以下落整个系统的由焓。这种构成聚会状的二次颗粒,甚至三次颗粒,会损坏末的超细性和均匀性,影响纳米粉末的功用,进而影响产物结尾的运用功用”1)。因而,影响涂料抗静电功用的首要要素是纳米ATO粉的高度涣散问题。

对准如何完结通明导电涂猜中纳米ATO粉的高度涣散问题,李青山等D2]经过实验研讨了共沉淀法制备的纳米ATO粉在水中高度涣散系统的构成条件,并评论了球磨时间及PH值对涣散系统的影响,结果标明,在不加任何助剂的情况下,球磨时间需求5天以上才干构成涣散作用较好的纳米ATO粉水涣散系统;纳米ATO粉在强碱和等电点(pH=1.8)邻近的水溶液中将聚沉,而在远离等电点(PH值在10-11.5)的水溶液中可呈现出异样的涣散状况,可构成无聚会状况的高安稳性掺锑二氧化锡超细粉水涣散系统。王栋等””研讨了纳米ATO在水中的安稳、涣散行动,评论了涣散剂品种、ATO用量、PH值、涣散剂用量对系统安稳性、涣散性和流变性的影响,制备粘度较低、安稳性涣散J,哇杰出的纳米ATO悬浮液。

纳米ATO复合抗静电涂料是一种用处广泛的功用资料,如电子设备的通明包装薄膜抗静电涂层、平面显现资料、面发热体等;别的,可经过调理锑掺杂量得到异样蓝色彩的纳米ATO粉,然后取得异样色彩的抗静电涂料,这一点对其在包装范畴的运用至关重要。

2 抗静电纤维

纳米无机粉体改性纤维资料正逐渐成为纤维资料改性的一个重要的展开方向。与其它类型的抗静电纤维比较,纳米级金属氧化物型抗静电纤维具有许多共同的优异功用,如不受气候和运用环境的约束,安稳性较好;纳米级金属氧化物不易从纤维上掉落,散布也较为均匀;纤维制备工艺简略;纤维运用范围广泛,简直可用干任何需防静电的场合等”。新式的纳米级通明导电粉末,因其制品的通明性和优秀的导电性而备受大家的喜爱。将纳米ATO用于化学纤维抗静电处置的办法首要有3个:

1)在纤维纺丝时直接增加纳米级ATO粉末,其关键是无机纳米级ATO与纤维资料的相容性,需求增加特别的涣散助剂;

2)在质料(如毛条、涤纶丝)染色进程中增加纳米级ATO或其水性悬浮液,使染色与功用化一步完结;

3)在坯布的染色或收拾进程中添力口纳米级ATO水性悬浮液。

东华大学纤维改性国家重点实验室的王栋等人选用纳米粉体ATO粉为抗静电剂,以聚乙烯亚胺(PEl)为涣散剂,将纳米ATO安稳均匀地涣散于去离子水中,并初次将该悬浮液作为聚丙烯腈纤维纺丝进程的预热浴,来改善PAN纤维的抗静电性。由于纤维表里纳米无机微粒的浓度差和初生PAN纤维内部许多微孔的存在,纳米ATO微粒可以经过涣散、搬迁进入纤维或吸附于纤维表层,当PAN纤维被拉伸、枯燥、细密化处置时,纳米ATO能留在纤维中并构成纳米ATO局部触摸的导电通道,赋予PAN纤维抗静电性。实验结果标明纳米ATO改性PAN纤维的体积比电阻率下落三个数量级,具有杰出的抗静电功用,还还根本坚持了纤维原有的力学功用。别的,国家超细粉末工程研讨中心也正展开将纳米ATO运用于抗静纤维的制备及其它多个范畴的研讨。

当前改善涤纶织物静电功用的最首要的办法是选用有机抗静电剂经过简略易行的衬里后收拾技能进行抗静电收拾。但由于有机抗静电剂存在对环境湿度依赖性大且抗静电作用耐久性差等问题,因而寻求一种具有优秀且耐久抗静电功用的抗静电剂成为研制热门。吴越等人Emi将纳米ATO粉体用于涤纶织物抗静电处置,实验结果标明,经纳米ATO抗静电收拾剂处置的涤纶织物外表电阻从未处置的>1012Ω下落到<1010Ω级,洗刷50次,抗静电作用根本不变。陈雪花等””用涂层办法对涤纶衬里进行了纳米级ATO抗静电剂的抗静电功用收拾,实验结果标明:只有当ATO粒子露出在膜的外表时,它才干发扬抗静电功用;当ATO粒子以局部埋没于膜内,局部显露在膜外表的方式存在于涂层中时,涂膜的抗静电功用才耐久。丁钟复等将异样锑掺杂量的纳米ATO粉用于涤纶针织物的抗静电处置,研讨标明,粉体的掺杂量是影响抗静电功用首要要素之一,在4%—8%锑掺杂量的实验范围内,掺杂量越多,它的抗静电功用越好,但粉体的色彩也随之加深,将影响其在淡色纺织品上的运用。

纤维功用化是合成纤维的一个重要展开趋势。我国是化纤的出产和消耗大国,化学纤维抗静电处置将是纳米ATO粉的重要运用商场之一。

3 抗静电塑料

当前,将各种无机导电填料(如铜粉、银粉、炭黑等)掺入到基体高分子中加工成型的抗静电高分子资料最具运用价值,复合资料的体积电阻率在较大范围内可调,其间不少在国外曾经完结商品化。但由于炭黑等资料在塑猜中的涣散性差,与塑料的相容J,哇欠好,因而其在运用上也遭到必定的约束。纳米ATO粉粒径小,与塑料有很好的相容性,且色浅,为导电粉在塑料上的运用拓宽了范畴。纳米ATO粉在塑料外表抗静电中运用需处理的首要问题是增加量与资料的机械力学功用之间的联系,以及纳米粉体在基体树脂中的涣散问题,例如可以选用皮芯布局和多层挤出等特别的工艺,这需求预先制备纳米ATO导电塑料母粒。

4 结语

纳米ATO粉与传统的抗静电资料比较具有明显的优势,在高分子资料抗静电范畴有着宽广的运用远景,极具展开潜力。如何开发和利用好纳米ATO的这些长处,使其在商场中站稳脚跟,以下几个方面的任务有待于进一步的深入研讨。

1)纳米ATO粉体的聚会问题。从当前的制备水平来看,无论哪一种办法制备的粉末,颗粒都趋向于集合在一起,构成二次颗粒,甚至三次颗粒,极大影响纳米粉体的运用功用。因而,必须从聚会机理下手,探究一种切实可行的处理纳米粉末在制备和贮存时的聚会问题。

2)纳米ATO粉体的制备办法报导许多,但大局部都处于实验室小样制备水平,真实可以工业化批量出产的办法不多,还需尽力探究最佳的制备办法和工程扩大技能。

3)积极探究纳米ATO粉体新的运用范畴,更好地为进步大家的生活水平作贡献。

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