导电薄膜

功能性薄膜之一-抗静电薄膜(一)

关于功能性薄膜，至今没有严格的定义，一般指具有通用薄膜不具备的某一（或者某些）特殊功能、可以满足应用上的特殊需要的薄膜，例如抗静电薄膜，防锈薄膜，热收缩薄膜，易开封薄膜等等。由于功能性薄膜具有这样或者那样的特殊功能，它能更好地满足保护所包装的商品的需要，或者更好地满足商品使用方便性方面的需求，因此具有较佳的使用效果；功能性薄膜通常具有较高的技术含量，较高的经济效益和较强的市场竞争能力，因此倍受人们关注。

功能性薄膜是包装材料中的重要品种，往往是一些特定包装领域中的不可或缺的材料，在塑料包装材料中，具有十分重要的地位。为便于读者对功能性薄膜有一个初步的了解，这里拟对功能性薄膜做一个专题介绍，以后将在本栏目里陆续介绍几种功能性薄膜，以餮读者。下一期将为您介绍防锈薄膜，敬请关注。

通过列举体积电阻的数据，指出通用塑料大多属于高绝缘物质，容易产生静电；用静电危害的事例，说明了开发抗静电薄膜的必要性，继而介绍了防静电、导电性包装材料的分类。比较详细地介绍了应用抗静电剂制备抗静电薄膜的相关的基本知识与生产技术，分析了应用抗静电剂制备抗静电薄膜的优点与局限。对于抗静电薄膜的其它生产方法：采用导电型填料生产抗静电塑料薄膜、采用涂层法生产抗静电薄膜、通过表面改性生产抗静电塑料薄膜、应用蒸镀法生产抗静电薄膜以及复合型抗静电薄膜等技术，也作了简约的介绍。绝缘材料摩擦时，容易产生静电；静电危害，是人们生活中比较常见的问题，大的如易燃、易爆物因静电而引发的火灾、爆炸，小的如物体因带静电而引起的吸尘纳垢等等，均与静电效应有关。随着塑料、合成橡胶、合成纤维等合成高分子材料的开发、应用，在人们的生活中，绝缘材料的使用日益广泛，静电危害也越来越多，为提高生活质量，人们也越来越重视防止静电的问题，抗静电薄膜的开发应用，也正是基于这样的现实背景。

物体的绝缘性愈高，愈容易产生静电。塑料制品通常均属于高绝缘类物质，特别是包装薄膜大量使用的各种塑料，除了聚乙烯醇等极少数品种之外，都是高绝缘性物质，各种常用塑料的体积电阻，详见表1。属高绝缘类物质的包装薄膜，在加工、应用中，产生静电并造成种种弊端的事例已屡见不鲜。例如在采用薄膜包装粉末状商品时，常常因为热封合面的静电吸尘，导致封合强度大幅度下降，成为引起商品储存、运输过程中包装严重破损重要原因；又如透明塑料包装袋所包装的商品，在上货架陈列销售时，会因静电洗尘降低包装的透明性，降低商品的展示效果；包装薄膜在印刷加工时，也可能由于薄膜的静电效应：静电吸尘影响油墨转移，印刷品上出现’花、点’油墨带静电产生上墨不均的所谓’静电墨斑’以及静电’墨须’，造成印刷图案的缺陷；抗静电薄膜，往往是高速包装生产线的得以顺利运行的基本条件之一，比如香烟包装过程中，静电对薄膜的切割、输送、叠过等程会造成不良影响，使包装机不能正常运行；特别需要提到的是，近年来随着IT行业的迅速发展，集成电路、组件及其制品，也大量采用价廉物美的薄膜类包装材料包装，如果采用容易产生静电的薄膜包装，薄膜会因电磁感应和磨擦产生的静电积累，对各种敏感性电子元件、仪器仪表等因产生的高压放电，使所包装的商品遭到破坏，造成极大的经济损失......，因此抗静电薄膜，作为功能性塑料包装薄膜的一个实用品种，倍受人们关注，得到了很快的发展。[2，3，4，5]

表1常用塑料的体积电阻[1] 分类

塑料及其他高聚物

体积电阻，欧姆-厘米

Ⅰ

聚乙烯

1016～1020

聚丙烯

1016～1020

聚苯乙烯

1017～1019

聚四氟乙烯

1015～1019

天然橡胶

1015～1016

Ⅱ

聚偏二氯乙烯

1014～1016

聚氯乙烯

（硬质）1014～1016（软质）

甲基丙烯酸树脂

1014～1015

聚氨酯

1013～1015

Ⅲ

聚硅酮

1013～1014

聚酰胺

1013～1014

乙基纤维素

1013～1014

聚酯

1012～1014

Ⅳ

三聚氰胺树脂

1012～1014

脲醛树脂

1012～1013

氯丁橡胶

1011～1013

环氧树脂

108～1014

醋酸纤维素

1010～1012

硝酸纤维素

1010～1011

酚醛树脂

109～1012

V

Poval(一种聚乙烯醇)

107～109

纤维素

107～109

酪朊

107～109

碳

10-2～10-3

注：ABS树脂、聚碳酸酯和AS树脂属于I类。

（二）抗静电薄膜的其它生产方法[2]

1、采用导电型填料生产抗静电塑料薄膜

采用导电型填料不仅可以生产防静电塑料薄膜，而且由于其抗静电性基于填料的导电性，持久性较表面活性剂型抗静电薄膜好，而且抗静电性受环境湿度的影响小。

对填充型防静电包装塑料研究、应用得最多的是碳黑体系填充防静电材料。其性能主要取决于导电填料的种类、骨架结构、分散性能、表面状态、添加浓度等，以及塑料材料的种类、结构，填料加入的工艺方法等。乙炔黑和高温石墨化炭黑，其结构稳定，不易氧化，容易在高分子中形成伸展的链式或网状组织，可以得到优良的防静电性能。为了提高炭黑体系的防静电性能，还常常将它与金属氧化物、弹性体等物质混合使用，例如炭黑与陶土、滑石粉等惰性填料组成二元填料，可以将电阻率降低一个数量级，利用炭黑、陶土二元填料可以制得体积电阻为10-1～105Ω·cm的导电性材料。碳黑型抗静电薄膜性能上的两大局限是不透明及只能做黑色薄膜。

金属氧化物系填充型防静电材料，是近几年研制的一类新产品，其性能比金属填充型材料略差一些，但性价比好。目前成功应用的有氧化钛、氧化锌等等，其中还有性能价格均佳的是氧化锡，其色相较淡，粒径很小(0.1pm以下)，可以满足透明、防静电的要求。

根据导电理论，填料形状从球形趋向扁平其导电性能升高。据此，日本近年研制成功一种新的导电性云母片材填料，采用固溶法沉积一层导电性的金属氧化物，在光滑的云母薄片微粉表面，固溶沉积一层Sn02制成新颖的导电性MEC，外观呈灰白色，且有透明度，体电阻率可达到10Ω·cm数量级，涂层透光度达80%以上。

2采用涂料生产防静电薄膜

与采用外部抗静电剂生产抗静电薄膜不同，涂层型防静电技术，不使用表面抗静电剂的溶液对薄膜的表面进行涂布，而是采用导电性涂料涂复在塑料表面、形成均匀的涂层，从而赋予塑料导电性能，使之成为具有防静电材料，此法原则上也可以用于制造抗静电薄膜。

最近10年来，属于涂料工业领域的导电涂料得到了迅速的发展，性能日益提高，种类日益增加，并形成了导电涂料系列：

①防静电碳系涂料，主要采用炭黑作导电成份，具有性能优良价格低廉等优点，现在应用较多；

②防静电金属系涂料，导电组份主要采有鳞片状铝片、镍片、铜片；

③防静电金属氧化物系涂料中，使用的主要为粉末状氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化铟、氧化镉等，以及用SbCl8、SnCl4、Sn02、Sb2O5等微粉。

上述导电成份和丙烯酸树脂配制成新型的防静电涂料。

近几年来，抗静电成膜物不断发展。例如用电荷转移型高分子络合物溶液涂复塑料以获得很好的抗静电，又如用五氯化锑与聚乙烯基咔唑组成的电荷转移络合物溶液敷聚乙烯塑料制品。