BOPP薄膜抗静电剂的研究现状及发展趋势

BOPP 薄膜抗静电剂的研究现状及发展趋势

周福海,涂志刚,吴增青

(湛江包装材料企业有限公司,广东湛江　524022)

[摘要]　BOPP 薄膜抗静电剂用来消除薄膜表面的静电。文中介绍了BOPP 薄膜的抗静电剂及母料

的原理、种类极其特性。并分析了国内外抗静电剂及其母料的研究现状及其发展趋势。

关键词:BOPP 薄膜;抗静电剂;母料

中图分类号:TQ325.1+2;TQ423.96　文献标识码:B 文章编号:1001-3563(2004)01-0004-02

Present Situation and Development T rends of Antistatic Additives for B OPP Film

ZHOU Fu -hai ,TU Zhi -gang ,WU Zeng -qing

(Zhanjiang Packaging Material Enterprises Ltd ,Zhanjiang 524022,China )

Abstract :Antistatic additives for BOPP film can eliminate the static damage on the surfaces of BOPP film.The principle and property of all kinds of antistatic additives and masterbatches were introduced.Thepresent sit 2uation and development trends of the research work on antistatic additives and masterbatch at home and abroad were reported.

K ey w ords :BOPP film ;Antistatic additives ;Masterbatches

收稿日期:2003-09-15

作者简介:周福海(1976-),男,硕士,主要从事高分子材料的成型加工。

双向拉伸聚丙烯(BOPP )薄膜是聚丙烯专有料添加适当的功能助剂后经过双向拉伸工艺后得到的一种结晶型产品。它是60年代发展起来的新型透明包装材料,具有防潮、机械强度好、尺寸稳定性好、质软、无毒、无臭、收缩性和印刷性好等优点,被誉为“包装皇后”。在BOPP 薄膜的加工或使用过程中,由于薄膜间的摩擦而产生静电作用,BOPP 薄膜会吸附空气中的灰尘或其它脏东西,不仅影响到薄膜表面的美观,而且在

BOPP 薄膜的使用过程中也会发生相互粘结,影响正常生产,

另外由于静电的存在会对人体造成极大的伤害,为此在BOPP 薄膜的加工过程中加入抗静电剂或抗静电母料来降低并消除静电。

1　抗静电剂的作用机理

抗静电剂多为表面活性剂,一个憎水基团,保证添加剂固定在树脂内部,而亲水性基团则吸收空气中的水份,形成一层导电层来降低BOPP 薄膜的表面电阻率。良好的抗静电取决于抗静电剂迁移到聚合物表面,吸引结合水的能力,当抗静电剂迁移到薄膜表面并结合水份形成导电层形成后,会分散电荷,减少静电对灰尘和微粒的吸引力,从而达到抗静电性的效果。

BOPP 的加工过程中,为使添加剂如抗静电剂更好的和树

脂本体相混合,可先将抗静电剂制成抗静电母料,将抗静电剂、树脂本体、分散剂和偶联剂等按一定的比例混合,熔融挤出造粒而形成抗静电母料,它可以更有效地利用抗静电剂。

2　抗静电剂的分类

抗静电剂是BOPP 薄膜助剂中需求最大的品种,大多数用途的BOPP 薄膜生产过程都需要加入抗静电母料。抗静电剂种类很多,按化学结构来区分,有阳离子型抗静电剂、阴离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂和高分子导电型抗静电剂4种。阳离子型抗静电剂的品种有抗静电剂SN 、抗静电剂TM 和抗静电剂SP 等;阴离子型抗静电剂的品种有高级醇磷酸双酯钠盐、丁酸酯磺酸钠和抗静电剂NP 等;非离子型抗静电剂的主要品种有脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基乙氧基化合物、羟乙基烷基胺、甘油脂肪酸酯等。离子型抗静电剂对高分子材料附着力强,抗静电性能良好,但其热稳定性差,高温下加工易分解而变色,大大降低薄膜的透明度和光泽度。而非离子型抗静电剂不易引起塑料的老化降解等,有离子型抗静电

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包装工程　PACK A GIN G EN GIN EERIN G Vol.25No.12004

剂不具备的优点,是理想的BOPP薄膜抗静电剂。它具有低极性不带电的表面活性分子,吸附水分子形成溶剂化合物而形成导电层来降低并消除薄膜表面的静电。

3　抗静电剂与BOPP薄膜的相容性

抗静电剂与塑料本体的相容性是影响抗静电剂向表面迁移速度的最主要因素。相容性由抗静电剂和塑料本体的极性差异所决定,两者的极性越相似,相容性越好。相容性越好,抗静电剂在塑料本体中混合越均匀,向表面的迁移性越差,抗静电的效果就越差;相反,相容性越差,其向表面的迁移速度过大会导致过分析出,又会产生影响产品外观等问题。例如,当抗静电剂过多的吸附在薄膜表面,会造成印刷效果不好或成型制品搬运时表面残留指纹等。为了不发生上述问题,而又能达到良好的抗静电的效果,最重要的是掌握两者极性的恰当平衡,选择适当塑料抗静电剂,即通过选定塑料本体和抗静电剂的溶解度参数(SP值)差[1],它是由两者的极性差所决定,以使抗静电剂在塑料中具有极强的亲和力,又具有易移动性。以单硬脂酸甘油酯(GMS)为例,单硬脂酸甘油酯简称单甘酯,而甘油酯是各类油脂混合物的通称。不同的甘油脂的生产过程可能得到纯单甘酯或单、双、三甘油脂的混合物。每种甘油脂都会迁移,其迁移性因极性、分子量大小的不同而异,且对水的亲和力也不一样,例如单甘酯的亲水性很强,迁移速度较快,足量的单甘酯迁移到表面产生良好的抗静电效果。但是经过一定的时间,更多的单甘酯达到表面,结晶过程开始,最终形成低能态-通称单甘酯的β晶体结构,此时就丧失了结合水的能力,也就不再保持抗静电性能。普通的抗静电剂,如单双甘油脂、双甘油脂可能就会干扰到单甘酯的结晶行为,聚合物表面同时兼有单甘油脂和双甘油脂可能会推迟β晶体的形成,从而延长了抗静电性[2]。

4　BOPP薄膜抗静电剂的研究现状

4.1　国外BOPP薄膜抗静电剂的研究现状

在国外抗静电剂的发展很快,尤其在美国、日本和西欧等发达国家,无论是抗静电剂的生产和销售均居世界前列。美国菲泽公司的Astistat68、美国北方石油的Norchem700F用于PP、PE等多种树脂,耐温高达240℃。日本的BOPP薄膜抗静电剂生产也在逐步增长,其中主要厂家有花王石碱、狮子、日本油脂、九菱油化、松本油脂以及第一制药公司等6家。另外日本大日精华公司开发的Elecon-300型用于PP和PE树脂。100型适用于聚苯乙烯。日本住友化学公司的Noblen FL311、FS2052、FS2057、WF203、新加坡聚丙烯公司的cosmophlene FS 2052、FS2053也适用于BOPP薄膜[3]。西欧总的来说发展比

较稳定,但也看到抗静电剂的问题不容易根本解决,目前尚未有最佳消除BOPP薄膜表面静电的措施,国际上做了大量的研究,但进展也不显著[3-6]。

4.2　国内BOPP薄膜抗静电剂的研究现状

与国外相比,国内抗静电剂的研制工作起步较晚,远远落后于发达国家,每年都需要进口大量的抗静电剂和抗静电母料。但近年来抗静电剂的研制取得一定的进展,代表性产品有北京化工研究院开发的ASA-40、ASA-51、AB-33、ASH-1和ASP-2可用于BOPP薄膜。这一系列产品抗静电性优良,用量小且抗静电效果持久,热稳定性能好,不会影响基础树脂的力学性能,特别对树脂的光学性能的影响很小,适用于BOPP薄膜,所得薄膜的雾度明显低于国内同类产品,表面性能较高。DS126抗静电母料是北京度辰公司生产的一种专用于BOPP薄膜的抗静电母料,它具有低雾度、高效能的增滑及抗静电的复合性能,它适用于薄膜要求较低的摩擦系数、较低的表面电阻和较高的光学性能。杭州化工研究所生产的抗静电剂HZ-1是一种复合型抗静电剂,可用作PE、PP等塑料的包装薄膜。辽阳石油化纤公司的1278、齐鲁石油化工公司和上海石化总厂塑料厂的S38F的抗静电剂也都适用于BOPP薄膜。

5　BOPP薄膜抗静电剂的发展趋势

随着科学技术的发展,人民的生活水平和社会能力的不断的提高,抗静电剂的生产及应用越来越广泛,目前正向开发导电填料新品种、降低添加量、综合利用填料各种性能、革新加工工艺、提高和稳定产品的抗静电性能等方向发展。抗静电剂开发的技术关键集中在各类表面活性剂的结构设计和配伍性的考察[7]。近年来,双亲水性高分子型永久抗静电剂的开发研制工作进展较快,并已部分实现商品化。用各种亲水性聚合物作为抗静电剂,由此开发所谓聚合物合金型永久抗静电树脂,永久性抗静电剂在树脂中的分散程度和分散状态对树脂的抗静电性有显著的影响。研究表明[5]:永久性抗静电剂以层状结构或筋状形态主要均匀细微地分布在制品表面,形成网状“导电通道”,而中心部分较少且主要以颗粒状存在。高分子型永久抗静电剂可分为聚醚型和离子型2类。聚醚型包括聚环氧乙烷(PEO)、聚醚酯酰胺、PEG、PEEA和丙烯酸甲酯等;离子型包括含季铵盐基丙烯酸酯共聚物、含季铵盐基马来酰亚胺共聚物、含季铵盐基甲基丙烯酸亚胺共聚物等。与低分子量的表面活性剂类抗静电剂相比,高分子型抗静电剂具有抗静电剂效果持效期长,发挥抗静电作用快,对空气的相对湿度依赖性小等优点。代表产品如汽巴精化公司的Irgastat P22,可用于PP 包装薄膜中。

近年来国内外抗静电剂的发展趋势是耐热、耐久、功能性

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周福海等　BOPP薄膜抗静电剂的研究现状及发展趋势