PVC透明片材抗静电性能的研究

【摘 要】本文主要研究了纳米级氧化锌颗粒与炭黑粒子对PVC板材抗静电性能的影响。研究结果指出，随着氧化锌颗粒不断增加，表面电阻下降。经过KH-380硅烷偶联剂处理后的氧化锌颗粒具有较好的改善PVC透明片材在保证抗静电性能的的情况下能提高片材透明性的特征。

【关键词】PVC；抗静电；氧化锌；偶联剂

聚氯乙烯（PVC）因其具有较高的电阻（高达1015Ω），具备良好的绝缘性能。绝缘材料在某些情况下会引起一些静电电荷的积累，从而造成电击的不良现象。对于透明PVC抗静电材料而言，纳米级金属氧化物的粉体浅颜色可以填补制造透明PVC抗静电材料的空白。具有颜色浅、透明度较高、抗静电性能相对优良的物理性能，总之应用前景十分宽广。由于纳米级氧化物具有上述很多优点，所以本文研究的重点就是氧化锌与PVC的复合透明材料的抗静电性能。

1 纳米级氧化锌的制备

纳米级氧化锌的制备首先是以锌粉（平均尺寸为100目）为原料，第一步就是对锌粉进行做陈化处理。第二步就是将陈化处理后的锌粉与碳粉进行按照分子比的5：1进行混合，然后将混合后的粉料在电炉中加热至1000℃保温一段时间后，得到T-ZnOW粉末，这种粉末呈现出白色松软状物质。对于锌粉而言，陈化处理有助于保持样品的均一性与形貌的规整性，对于氧化晶须的生长十分关键。

2 氧化锌与PVC复合材料的制备

PVC原料是粉状的用常用的六型粉，国内的上海氯碱化工厂的SG-6，稳定剂，增塑剂和剂及加工助剂，比例如下，PVC 100，稳定剂TM181-FS 2，G16 1.2，Hst0.8，PA-20 0.8，MBS 4，ZnOw不同份份数。先将PVC和稳定剂内剂加入高速混合器里，混合到第6分钟，加入Hstey PA-20，最后加入MBS和ZnOw.混合整个过程时间为12min，使加入的助剂能够达到理想的分散状态，使PVC粉能有效的吸有相关的助剂。经过高速混合后的原材料，在60度以下出料，冷却到室温下后，再经过实验挤出机三辊压光成透明片材，挤出机五区温度为165，168，175，175，188，衣架式模头温度两边高中间低3-5度，分别为188，185，183，185，188，三辊温度分别为压辊55，中辊40，出片辊60，再经后联机组牵引出片。分别按不同的ZnOw份数进行取样。

3 抗静电性能测试

3.1 ZnOW含量对PVC抗静电性能的影响

从表1的实验数据可以明显的看出，随着氧化锌晶须含量的不断增加，复合材料的电阻率呈现出不断下降的趋势，当质量分数达到30%时，复合材料的表面电阻率可以达到1010Ω・cm，在满足材料透明性能的要求时，也满足了一般抗静电的需要。纳米级别的氧化锌是一种比较常见的n型半导体材料，容易比较产生缺陷和进行掺杂过程处理，同时还具有价格低廉和毒性较低的优点。经过氧化锌掺杂的PVC溶液作为一种正在研究的光电子信息材料，这种材料在可见光范围内具有较高的透射率和较低的电阻率，在防止静电方面具有着广泛的应用。扬州大学的陆萍教授在对PVC片材抗静电性能的研究过程中指出，表面改性的PVC片材的电阻从1012Ω降低至107Ω，并且可以保持一种长久的稳定性。

3.2 纳米级氧化锌粒子表面处理对PVC抗静电性能的影响

从3.1的实验结果可以看出，当纳米锌粒子的质量分数在30%时，其抗静电性能与透光性能达到最好。在ZnOW用量为30%的情况下，本文分别使用KH-380（硅烷偶联剂）、油酸对纳米级氧化锌粒子进行表面处理，从而在一定程度上改善氧化锌与PVC溶液的相容性，进一步提高粒子的在溶液中的分散性。表2为经过表面处理后的复合材料的电阻以及电阻率的大小。透光率的测定是将PVC复合材料加入已经经过校准的光度计0.5cm比色槽中，从而测定透光率，从而判断透明度的高低。

从表2的实验结果可以看出经过KH-380处理后的氧化锌晶须对于降低PVC电阻的效果相对没有经过处理和经过油酸处理的实验结果要好一些。主要原因是经过KH-380处理后的氧化锌晶须在PVC溶液中的分散性增大，从而提高了其导电性。对于那些经过油酸处理后的氧化锌晶须而言，由于颗粒表面被油酸包裹，限制了材料内部的电子传到，从而使得晶须间的接触电阻在不断的增大，导致了PVC材料的导电性能进一步下降。有的研究学者指出经过臭氧活化处理以后的氧化锌晶须在涂覆上PVC抗静电剂，可以制造出一种比较理想的抗静电材料，可以将PVC的表面电阻从1015Ω下降至107Ω，而且PVC表面的电阻值可以通过抗静电剂浓度的变化来进行调节。郭伟等人采用液相掺杂的方法将纳米锌颗粒均匀的掺杂进PVC溶液中，并且获得了较低的电阻值。另外经过溶胶凝胶法所制得的氧化物复合PVC板材，这种制备方法制备的产品均匀程度较好，热处理温度较低。经过KH380表面处理后的氧化锌晶须能够均与的分散在熔融状态的PVC中，得到的PVC板材的透光率也就越高，经过测定，透光率达到了85%。

4 小结

聚氯乙烯加入ZnOWr后具有良好的抗静电性能，广泛的应用在生活中的各个领域。本文通过相关参考资料的阅读，并结合相关实验数据探究了PVC透明片材的抗静电性能，得到的结论如下：

（1）随着氧化锌晶须含量的不断增加，复合材料的电阻率呈现出不断下降的趋势，当质量分数达到30%时，复合材料的表面电阻率可以达到1010Ω・cm。

（2）随着氧化锌晶须的含量增加，PVC片材的透明度下降；

（3）经过KH-380（偶联剂）处理后的氧化锌晶须对于降低PVC电阻的效果明显，

（4）经过KH-380处理后的氧化锌晶须除保持抗静电性能外有提高透明度的特点，透光率达到了85%。

参考文献：

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