CN93102868.X
1993.03.19
CN1092432A
1994.09.21
终止
无权
|||授权|||申请人石家庄开发区博德科技开发公司中国人民解放军军械工程学院||||||公开
C08J3/28
石家庄开发区博德科技开发公司;
刘尚合; 王行方; 魏光辉; 刘直承; 李臣章; 翟秉勋; 张灵振
050003河北省石家庄市北马路七号浮静电研究所
河北省专利事务所
周大伟
一种以聚合物为对象，用电子束辐照与抗静电化学改性剂相结合的物体表层防静电改性方法，电子束辐照能量在kev—Mev范围中，剂量为1013—1018/cm2，辐照后立即用抗静电化学改性剂涂敷，然后在自然环境中放置一个月即成。所用化学改性剂可以是离子型或非离子型表面活性剂，本发明推荐一种含亚锡离子的乙醇溶液。这种改性具有永久效果，适应性更好。
1、一种聚合物表面防静电改性工艺，其特征在于： (1)将待改性的聚合物表面清洗脱水，干燥； (2)采用电子束对清洗后的聚合物表面进行辐照，电子束能量为103-106数量级电子伏特，剂量为1013-1018/cm2； (3)立即对辐照后的表面涂敷防静电化学改性剂； (4)化学改性后在自然环境中放置一个月。 2、按权利要求1所述的防静电改性工艺，其特征在于所述化学改性剂是含亚锡离子的乙醇溶液，其中还含有锌离子，溶液的浓度以金属离子的氯化物化重量比计算： 氯化亚锡∶氯化锌＝1∶0.3-0.5 氯化亚锡∶乙醇＝1∶4-8 3、按权利要求1所述的防静电改性工艺，其特征在于所述化学改性剂是离子型表面活性剂。 4、按权利要求3所述的防静电改性工艺，其特征是所述的离子型表面活性剂是烷基苯氧基丙烷磺酸钠ABPS。 5、按权利要求1所述的防静电改性工艺，其特征在于所述化学改性剂是非离子型表面活性剂。 6、按权利要求5所述的防静电改性工艺，其特征在于所述的非离子型表面活性剂是烷基醇酰胺ECH。
本发明涉及一种聚合物或高分子材料表面防静电改性工艺，属于对表面涂布液体获得特殊电性能涂层技术领域。 目前使聚合物表面具有防静电性质的常规工艺是在材料生产过程中添加抗静电剂或炭粉，金属之类导电物质，由于材料的化学相溶性或固溶度的限制，掺杂比例无法人为调节，使聚合物的静电参数不能完全满足实际需要。另外向聚合物材料内部掺杂还受材料物理性能要求的限制，更重要的是这种工艺对于已投入使用或成品材料无法进行非破坏性改性。采用表面涂敷抗静电剂的方法也可以改变聚合物材料的静电性能，如美国专利US5091213中公开的聚合物表面改性工艺。但采用这种工艺改性的材料，防静电性能保持时间短，不是永久性的，特别是当环境湿度变低后，材料的防静电性能会恶化，致使这种改性的适应性差。 本发明的目的是提供一种物理和化学作用相结合的改性工艺，对聚合物或高分子材料的表层进行处理，以获得永久性的防静电性能。 本发明任务是这样实现的，以聚合物或高分子材料为改性基材，先以电子束辐照其表面，辐照时电子束能量为103-106数量级电子伏特，剂量为1013-1018/cm2;辐照后的基材表 面立即涂敷抗静电涂料，改性后的基材在自然条件下时效处理一个月。 由于基材及抗静电涂料的种类不同，用户对静电性能的要求也不同，对基材表面电子束辐照程度一般由实验确定。确定方法是在选定的辐照剂量下采用上述改性工艺后，将聚合物样品在相对湿度低于50%，温度为15-30℃条件下放置24小时，然后测定样品的静电性能。这种测试条件既是确定合适电子束辐射剂量的依据，也可以是聚合物防静电改性的质量检测或性能对比依据。 辐照之后所用的抗静电化学改性剂可选用离子型表面活性剂，例如，ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠），处理对象为PVC、ABS塑料等，也可用非离子型表面活性剂，例如ECH（烷基醇酰胺），处理对象为PS，PVF或PP。利用本申请人的另一项发明，含亚锡离子抗静电改性剂，即氯化亚锡、氯化锌的乙醇溶液作为改性剂，对PVC、ABS或PE等材料处理，能获得十分优良的抗静电性能。 聚合物经电子辐照后，表层的分子链被打断，产生大量自由基，这些自由基存在为随后的金属离子或活性分子的“掺入”或“结合”，创造条件。此外电子束辐照为表层分子所注入的能量远高于一般化学反应所能注入的能量，使表层分子处于活跃的激发态，很容易与外来化学改性剂结合成新物质，这种新物质稳定性有显著改善。所以辐照处理与化学改性结合比单纯的化学改性处理效果更好。 从另一方面，单纯辐照虽能打断高分子链，或激化表层分子， 或使聚合物分子造成辐射损伤，引入缺陷，造成π电子，提供导电的载流子，但这些效果都是非永久性的，实测中发现，辐照可使PVC表面电阻从1014Ω下降到106Ω，但若不加化学改性，表面电阻又逐渐上升，经过这一段时间后会恢复1014Ω。 上述聚合物表面防静电改性工艺，具有下列优点。 1，这种改性，无论是物理的，还是化学的，均不改变材料基体内部结构，能保持原材料的基本性能不变; 2、能明显提高所用化学改性剂的抗静电改性效果，一般可使处理后的基材表面电阻下降两个数量级以上; 3、在较干燥环境下，经本工艺处理的材料，仍能保持良好的抗静电性能，而用一般抗静电剂处理的材料，在干燥时抗静电效果很差，实际情况是越干燥，静电危害越严重; 4、能提高被处理材料的抗静电耐久性，耐水洗和耐擦性均有显著改善，而用一般化学改性剂表面处理过的试样抗静电性能保持时间较短，特别对表面较致密光洁的材料，例如板材，更是如此，尤其是这种试样不耐擦洗，一经水洗，其抗静电性能可在短短几小时内消失; 5、这种改性工艺可降低化学改性剂对被处理材料之间的相溶性选择要求。 下面以实施例对本发明作具体说明。 将经表面清洗、干燥后的PVC材料或制品，直接用电子束辐照其表面。电子束的产生可以用一般电子发生器或电子加速器（如 BF-5型电子直线加速器），电子束的能量取180Kev或更大，剂量取1.0-5.0×1015/cm2。 辐照之后立即将抗静电改性剂，例如含亚锡离子的乙醇溶液涂刷或喷涂在被辐照过的材料表面。然后在自然环境中放置一个月，即制成成品。 这种改性工艺除PVC外，对PTFE、PE、ABS、玻璃钢等聚合物均有效。 对几种典型材料改性前后静电性能对比如下： 试样名称 未改性 改性 R-PVC Rs:1013-1014Ω Rs:108-1011Ω PTFE 起电电压：700－1000V 半衰期：几小时 起电电压：150－200V 半衰期：1秒至几十秒 PE Rs:1013-1015Ω Rs:106-107Ω PVC树脂不同处理后耐水洗性能对照如下： 方法 改性的Rs 水洗后5小时Rs 单纯化学改性 109Ω 1014Ω 辐照加化学改性 108Ω 1011Ω 一个原材料Rs为1014Ω的试样，采用辐照和化学改性结合的工艺改性，经4年多观测，中间经多次水洗和擦拭，其Rs仍能保持在1012Ω以下。
本发明涉及一种聚合物或高分子材料表面防静电改性工艺，属于对表面涂布液体获得特殊电性能涂层技术领域。
目前使聚合物表面具有防静电性质的常规工艺是在材料生产过程中添加抗静电剂或炭粉，金属之类导电物质，由于材料的化学相溶性或固溶度的限制，掺杂比例无法人为调节，使聚合物的静电参数不能完全满足实际需要。另外向聚合物材料内部掺杂还受材料物理性能要求的限制，更重要的是这种工艺对于已投入使用或成品材料无法进行非破坏性改性。采用表面涂敷抗静电剂的方法也可以改变聚合物材料的静电性能，如美国专利US5091213中公开的聚合物表面改性工艺。但采用这种工艺改性的材料，防静电性能保持时间短，不是永久性的，特别是当环境湿度变低后，材料的防静电性能会恶化，致使这种改性的适应性差。
本发明的目的是提供一种物理和化学作用相结合的改性工艺，对聚合物或高分子材料的表层进行处理，以获得永久性的防静电性能。
本发明任务是这样实现的，以聚合物或高分子材料为改性基材，先以电子束辐照其表面，辐照时电子束能量为103-106数量级电子伏特，剂量为1013-1018/cm2;辐照后的基材表 面立即涂敷抗静电涂料，改性后的基材在自然条件下时效处理一个月。
由于基材及抗静电涂料的种类不同，用户对静电性能的要求也不同，对基材表面电子束辐照程度一般由实验确定。确定方法是在选定的辐照剂量下采用上述改性工艺后，将聚合物样品在相对湿度低于50%，温度为15-30℃条件下放置24小时，然后测定样品的静电性能。这种测试条件既是确定合适电子束辐射剂量的依据，也可以是聚合物防静电改性的质量检测或性能对比依据。
辐照之后所用的抗静电化学改性剂可选用离子型表面活性剂，例如，ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠），处理对象为PVC、ABS塑料等，也可用非离子型表面活性剂，例如ECH（烷基醇酰胺），处理对象为PS，PVF或PP。利用本申请人的另一项发明，含亚锡离子抗静电改性剂，即氯化亚锡、氯化锌的乙醇溶液作为改性剂，对PVC、ABS或PE等材料处理，能获得十分优良的抗静电性能。
聚合物经电子辐照后，表层的分子链被打断，产生大量自由基，这些自由基存在为随后的金属离子或活性分子的“掺入”或“结合”，创造条件。此外电子束辐照为表层分子所注入的能量远高于一般化学反应所能注入的能量，使表层分子处于活跃的激发态，很容易与外来化学改性剂结合成新物质，这种新物质稳定性有显著改善。所以辐照处理与化学改性结合比单纯的化学改性处理效果更好。
从另一方面，单纯辐照虽能打断高分子链，或激化表层分子， 或使聚合物分子造成辐射损伤，引入缺陷，造成π电子，提供导电的载流子，但这些效果都是非永久性的，实测中发现，辐照可使PVC表面电阻从1014Ω下降到106Ω，但若不加化学改性，表面电阻又逐渐上升，经过这一段时间后会恢复1014Ω。
上述聚合物表面防静电改性工艺，具有下列优点。
1，这种改性，无论是物理的，还是化学的，均不改变材料基体内部结构，能保持原材料的基本性能不变;
2、能明显提高所用化学改性剂的抗静电改性效果，一般可使处理后的基材表面电阻下降两个数量级以上;
3、在较干燥环境下，经本工艺处理的材料，仍能保持良好的抗静电性能，而用一般抗静电剂处理的材料，在干燥时抗静电效果很差，实际情况是越干燥，静电危害越严重;
4、能提高被处理材料的抗静电耐久性，耐水洗和耐擦性均有显著改善，而用一般化学改性剂表面处理过的试样抗静电性能保持时间较短，特别对表面较致密光洁的材料，例如板材，更是如此，尤其是这种试样不耐擦洗，一经水洗，其抗静电性能可在短短几小时内消失;
5、这种改性工艺可降低化学改性剂对被处理材料之间的相溶性选择要求。
下面以实施例对本发明作具体说明。
将经表面清洗、干燥后的PVC材料或制品，直接用电子束辐照其表面。电子束的产生可以用一般电子发生器或电子加速器（如 BF-5型电子直线加速器），电子束的能量取180Kev或更大，剂量取1.0-5.0×1015/cm2。
辐照之后立即将抗静电改性剂，例如含亚锡离子的乙醇溶液涂刷或喷涂在被辐照过的材料表面。然后在自然环境中放置一个月，即制成成品。
这种改性工艺除PVC外，对PTFE、PE、ABS、玻璃钢等聚合物均有效。
对几种典型材料改性前后静电性能对比如下： 试样名称 未改性 改性 R-PVC Rs:1013-1014Ω Rs:108-1011Ω PTFE 起电电压：700－1000V 半衰期：几小时 起电电压：150－200V 半衰期：1秒至几十秒 PE Rs:1013-1015Ω Rs:106-107Ω
PVC树脂不同处理后耐水洗性能对照如下： 方法 改性的Rs 水洗后5小时Rs 单纯化学改性 109Ω 1014Ω 辐照加化学改性 108Ω 1011Ω
一个原材料Rs为1014Ω的试样，采用辐照和化学改性结合的工艺改性，经4年多观测，中间经多次水洗和擦拭，其Rs仍能保持在1012Ω以下。
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一种以聚合物为对象，用电子束辐照与抗静电化学改性剂相结合的物体表层防静电改性方法，电子束辐照能量在kevMev范围中，剂量为10131018/cm2，辐照后立即用抗静电化学改性剂涂敷，然后在自然环境中放置一个月即成。所用化学改性剂可以是离子型或非离子型表面活性剂，本发明推荐一种含亚锡离子的乙醇溶液。这种改性具有永久效果，适应性更好。。
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