根据抗静电剂的不同使用方式,可将抗静电TPU 分为外部涂覆型和内部混炼型。
1. 外部涂覆型抗静电TPU
外部涂覆型抗静电TPU 是抗静电剂通过适当的溶剂溶解后,通过浸渍、喷涂等方法附着于TPU 表面。干燥脱除溶剂后的抗静电剂在TPU 表面形成导电分子层。外部涂覆型抗静电剂多为离子型表面活性剂,以阳离子型应用效果最好,其次为两性型。表面活性剂型抗静电剂的分子结构为O—R—W。其中O 为亲油基,W 为亲水基,R 为亲油基与亲水基之间的连接部分。离子型抗静电剂的亲水基团具有电离特性,依据亲水基离子的带电性质,离子型抗静电剂一般分为阳离子型、阴离子型和两性型抗静电剂。阳离子型表面活性剂(亲水头为阳离子)主要有各种烷基胺盐、季铵盐和烷基氨基酸盐等,其中以N 原子上直接连有疏水基的季铵盐最为典型。阳离子型抗静电剂的抗静电性优异,同时具有杀菌性等性能,但耐热性差。阴离子型表面活性剂(亲水头为阴离子),按其亲水基结构的不同,可分为有机羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐。阴离子型抗静电剂的耐热性和抗静电效果都比较好,但与TPU 的相容性较差,影响其透明度。两性离子表面活性剂(亲水头既含阴离子又含有阳离子)按亲水基结构不同,可分为咪唑啉型、甜菜碱型、氨基酸型及卵磷脂型。两性型抗静电剂与阳离子型、阴离子型、非离子型抗静电剂具有良好的配伍性,其对TPU 附着力较强,抗静电效果显著,抗静电效果类似于阳离子型,但与TPU 的相容性也较差。
目前外部涂覆型抗静电TPU 常用的抗静电剂是季铵盐型表面活性剂,该抗静电剂与TPU 有着良好的互溶性。现阶段通常需要将经过季铵盐处理后的TPU 置于温度75 ~80 ℃环境中持续干燥4 h 或在55 ~60 ℃的环境中持续干燥12 ~15 h,从而制备出外部涂覆型抗静电TPU。该工艺简单,操作方便,抗静电剂用量少,且不受TPU 制品形状的限制,也不影响TPU 制品的加工性能,但会因摩擦、洗涤而脱失或逸散,耐久性差,抗静电效果维持时长较短。(www.xing528.com)
2. 内部混炼型抗静电TPU
内部混炼型抗静电TPU 是在其内部添加一定比例导电填料或其他聚合物等抗静电剂,借助TPU 分子的链段运动而向表面迁移,吸收空气中的水分而形成导电层,从而赋予TPU抗静电性。当TPU 制品表面的抗静电剂因摩擦、洗涤等原因而缺失时,内部的抗静电剂分子会继续向外部迁移补充,从而具有较持久的抗静电效果。此类抗静电剂耐久性好,添加量少,但对TPU 种类、加工温度等要求高。加工温度太高,会使抗静电剂分解,添加量过大会影响TPU 制品的物理性能。常用内部混炼型抗静电TPU 的抗静电剂包括碳系抗静电材料、金属系抗静电材料、金属氧化物系抗静电材料以及亲水性聚合物或本征导电聚合物。
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