抗静电包装材料.pdf

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1、!#$%&$()(*$+$,-!./)/表/部分高聚物磨擦静电压值0()1，23456 7种类硬 89:软 89:3;8=;89(?/?A/?A).?).B(?C;敏感度范围 D 9A)?/B)/)?()/)?A)/)/)?E)5)?/5)(5)?A)器件类型9FGCFGCHI*,JKHI82GFLHI:=:FGC表(各种电子器件对 C;的敏感度一、抗静电包装的作用与要求抗静电包装材料已成为日益增长的包装材料，也是包装材料领域中日益深化研究的课题。抗静电包装重要性之所以不断增长，其原因主要来自两方面：一方面，高分子材料已成为最重要的包装材料，而高分子材料大多是电绝缘性优良的材料，其表面电阻率达

2、/)/?/)/E%，高分子化合物大多为憎水性材料，不易从环境中吸附水分而降低表面电阻，高聚物材料在接触、断裂、剥离、磨擦、压电、感应等状况下均能产生静电。积聚大量电荷，造成静电危害，轻则妨碍包装、吸尘，重则引起火灾、爆炸等事故。部分高聚物摩擦后产生的静电电压值见表/。积聚大量电荷，造成静电危害。另一方面，各种电子类产品越来越精细，微电子元件深入到了工业、军事、日常生活的方方面面，随时不在，无处不在，微电子产品的静电敏感度随着其产品的小型化、集成化，更加提高，因此对抗静电包装的需求也越来越高，各种电子器件对静电放电0C;7的敏感度见表(。根据抗静电效果和包装内容物对抗静电的要求，抗静电材料可分为

3、三类，见表 A。对于防静电阻隔性材料，我国于/MM4 颁布并实施国军标*LN(4)5?M40 可热封柔韧性防静电阻隔材料规范 7，该标准等效采用美军标 FO=?N?B/E)5:，对阻隔包装材料的静电性能指标作出了明确的规定，详见表。二、抗静电材料及其抗静电机理/、普通型抗静电材料普通型抗静电材料指标添加抗静电剂到高分子材料当中，形成抗静电效果。这些抗静电剂大多是表面活性剂类。根据在包装材料中添加方式的不同，表面活性剂类抗静电剂可分为外部涂敷和内部混炼两种方式。其中，外部涂敷法的优点是工艺简单，抗静电剂用量少，且不受包装材料种类的局限，了解影响材料的成型加工性能。但是其耐久性较差，抗静电涂层在使

4、用过程中往往因水洗成磨擦而容易脱落，因此是一种暂时性的抗静电处理!#$%&!#(#)*塑 料 包 装抗静电包装材料#$%&%()(*+),)(-.,-/,+(*+0,)%&(,1江谷万方数据!#$%&$()(*$+$,-!./)/!种类静电屏蔽材料静电导电材料静电扩散材料绝缘材料表面电阻率，/0/)1以下/0/)23/0/)4/0/)53/0/)/(/0/)/(以上体积电阻率，%/0/)/(以下/0/)(3/0/)5/0/)13/0/)/0/)/以上性能指标适用类型静电衰减!、#电磁干扰衰减!、表面电阻率!、#静电屏蔽!、性能要求#(.)6$(578$/)78$/)59/)/(9/)/(#2)

5、:检验条件;?A/(=2BC;?A/(=2BC;?A/(=2BC!注：美军标 DEF 3 8 3 4/G)5H 及国军标*I8(J)5 3 KJ 均把阻隔包装材料分为三类：!类：防水蒸汽、防静电和电磁屏蔽材料；类：透明、防水、防静电、静电耗散材料；#类：透明、防水、防静电、静电屏蔽。技术。内部混练法则是将以非离子型表面活性剂为主的抗静电剂与高分子材料机械混合后再加工成型，抗静电剂分子由材料内部向表面迁移，并在材料表面形成均匀的抗静电层。即使在加工或使用过程中因摩擦或水洗等原因而导致表面抗静电分子缺损，其内部抗静电分子还可不断补充到表面，从而使其具有稳定的抗静电性能，因此是一种半永久性的抗静电处

6、理技术，这种技术目前已被广泛采用。无论是外部涂敷法还是内部混炼法，抗静电剂在包装材料中的作用机理主要表现在两个方面：一是在材料表面形成导电层，从而降低其表面电阻率，使已经产生的静电荷迅速泄漏；二是赋予包装材料表面一定的润滑性，降低磨擦系数，从而抑制和减少静电荷的产生。表面活性剂的分子结构中同时含有亲水性和亲油性两种基因。根据亲水性基因能否电离，可分为离子型和非离子型，若亲水基电离后带正电荷即为阳离子型，反之则为阴离子型。如果表面活性剂分子中具有两个以上亲水性基因，且电离后分别带有正负不同电荷时，则为两性型抗静电剂。羟基、酯键等不电离，所以是非离子型抗静电剂。通常情况下，阳离子型抗静电剂的抗静电

7、性能较好，对高分子材料表面的附着力较强，但热稳定性较差，且对皮肤有害，因此常作为外部涂敷型抗静电剂使用，最常见的为季铵盐类化合物。阴离子型抗静电剂主要包括烷基磺酸盐及磷酸盐类化合物，它们对 L:H 及 LM 等包装材料具有较好的应用效果，且热稳定性较好，但与材料的相容性较差，并对包装材料的透明性有影响。两性型抗静电剂的最大特点是既能与阳离子型又能与阴离子型抗静电剂配合使用，且与材料的相容性较好，抗静电性能类似于阳离子型，但耐热性却不如非离子型。与离子型抗静电剂相比，非离子型抗静电剂由于其不具有电离性，无法通过自身导电来泄漏电荷，故抗静电性能相对较差。但是非离子型抗静电剂热稳定性优异，多数产品无

8、毒或低毒，也不易引起高分子材料的老化，因此常作为内部混炼型抗静电剂使用。其主要品种有脂肪酸多元醇酯、脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺与环氧乙烷的聚合物等。(、永久性抗静电材料永久性抗静电材料是添加式或涂覆永久抗静电剂的材料，永久抗静电剂 为 含 HNN!,、MN2!,、NH?(H?2、LNO!AN?2B(%(、HN!?(、MN2?、HNN?、!AN?2B(等官能团的乙烯基聚合物。用各种亲水性聚合物与高分子基体共混，使其具有永久抗静电性能。其主要特征是：不影响包装材料本身的耐热性和机械性能，适用面广，且在高分子材料中具有较好的分散效果。目前常用的永久性抗静电剂以聚氧化乙烯（LPN）的共聚物、聚乙二醇体系聚

9、酰胺或聚酯酸胺、环氧乙烷 Q 环氧丙烷共聚物以及含有季铵盐基团的甲基丙烯酸酯类共聚物等。主要品种见表 J。永久抗静电剂 LPN 的玻璃化温度比较低，分子链的动力能力强，氧原子的密度比较高，之间便于电子传递，具有较好的导电能力，自身导电率达!#$%&!#(#)*塑 料 包 装表 2抗静电塑料的电阻率表 1防静电阻隔包装材料性能要求万方数据!#$%&$()(*$+$,-!./)/!#$%&!#(#)*塑 料 包 装表 0普通抗静电剂适用树脂1211、34212、5612、342、742、32189、342、32177312、32、342、189342177334211、1:11、1:、189聚醚类

10、季铵盐其它表;永久性抗静电剂的分类种类阳离子型非离子型两种离子型阴离子型结构季胺盐、季磷盐、季碳盐多元醇及多元醇酯聚氧化乙烯加成物内铵盐 丙胺酸盐磷酸盐用途189、12342、1、18912、1、189、112、1?A%。无定型的聚乙二醇（1:*）的导电结构，热稳定性好，导电能力强，与环境湿度无关，表面电阻率可达/)=/)/)。另一方面，永久抗静电剂的分散形态决定其导电性，形成导电网络才具有良好抗静电能力。B、结构型导电高分子材料聚乙炔、聚苯胺、聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等共轭性聚合物均可通过掺杂后形成高电导率的高分子材料。这类高分子主要是使聚合物中的电子不定域（结构中有共轭双键、!键

11、电子作为载流子），可在聚合物分子中引入导电性基团（如取代的苯胶、具有!键电子的芳基等）或掺杂其它材料（如碘等），通过电荷交换而形成导电性。可利用导电高分子作抗静电材料，但由于其分子刚性大、难熔、难溶、成型困难、易氧化和稳定性差等，因而无法直接单独应用，一般与其它基体高分子共混，制成复合型导电高分子。这种共混技术可分为机械法和化学法两种。机械法是将结构型导电高分子与基体高分子在一定条件下混合后成型，它可获得具有多相结构特征的复合型高分子。复合材料导电性能由导电高分子“渗流途径”决定，一般当导电高分子的导电填料含量为(C=BC 时，其体积电阻率为/)D=/).A%，可作为抗静电材料使用。采用化学法

12、可将结构型导电高分子和基体高分子达到微观尺度内的共混。其基本原理是基于某些结构型导电高分子单体可在 E$EF和 9G9H(等氧化剂作用下进行氧化聚合，如先将单体或氧化剂预浸到基体高分子上，然后在气相或液相条件下进行氧化聚合。目前已成功地合成了 11I 19，11I 12，聚噻吩 12以及 11I 16 等导电复合材料。如11I 16 共混体系的电导率在/)=F=/)=D2.A%=/之间，可作为抗静电材料使用。随着导电高分子材料的改性进展，涂覆型导电高分子材料也应运而生。如对难以成型加工的聚苯胺，采用反离子诱导、苯环上化学修饰、与其它可溶性高聚物接技、嵌段和复合等方法，大大提高了聚苯胺的溶解性，

13、改善了其成型加工性能，聚苯胺的水基胶体分散体系已获应用。对聚噻吩树脂，通过限制到具有比较低平均分子量齐聚物，能够在偶极对质子惰性溶剂（例如乙腈、硝基甲烷、二甲基甲酰胺）中获得(=;C 的溶解度。对此，也可使用如!甲基吡咯烷酮这样的溶剂。在聚（烷氧基）噻吩含量只为 0C（J/.)?A%）时，获得/)/)以下的表面电阻。目前，粘结剂的含量一般为K)=0C，主要采用聚丙烯酸酯和共聚多酯等粘结剂。如果使用的粘结剂本身是无色或透明的，则可制取高透明的浅淡蓝色防静电涂层。该涂层使基体薄膜最初的透明度只减少很少的百分点。F、无机填充抗静电材料无机填充抗静电材料种类繁多，主要有碳系、金属系、金属氧化物系种类通

14、称聚环氧乙烷L1:M聚醚酯酰胺聚醚酰胺酰亚胺L1:3M1:95L氯丙醇M1:*L甲基M丙烯酸甲脂共聚物含季铵盐基丙烯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酰亚胺共聚物聚苯乙烯磺酸钠季铵羧酸内盐共聚物电荷传递型高分子偶合物主要成分L亲油基M单烷基，二烷基，L阴离子M卤素、过氯酸，有机酸L亲油基M单烷烷基、二烷基、L多元醇M丙三醇、油梨糖醇、环氧乙烷、多元醇L亲油基M烷基胺、烷基酰胺、脂肪醇、烷基酚L亲水基M聚氧化乙烯和聚氧化丙烯L阳离子基M胺，烷基咪唑林L阳离子基M碳酸、磺酸L亲油基M脂肪醇、聚氧化乙烯加成物L亲油基M烷基、烷基苯万方数据!#$%&$()(*$+$,-!./)/!#

15、$%&!#(#)*塑 料 包 装等。不同的导电填料，可以和塑料等绝缘体混合后获得不同的导电性能，其导电机理比较复杂，但大体可以归纳为如下两种：（/）导电粒子相互连接成链的“导电通道说”；（(）电子在导电粒子间隙迁移的“隧道效应说”（场致发射是其特殊情况）。（/）炭黑炭黑是天然的半导体材料，其体积电阻率约为)./0/).1%，原料易得，导电性能持久稳定，可大幅度调整高分子材料的电阻率（/0/).1%）。因此，由炭黑填充制成的复合型导电高分子是目前用途最广、用量最大的一种导电材料，尤其是作为抗静电材料及电磁波屏蔽材料。通常，炭黑是以粒子形式分散于树脂中，随炭黑添加量的增加，粒子间距缩小，当粒子接近

16、或接触时，便形成大量导电网络通道，导电性能大大提高。由于炭黑为硬质材料，随其添加量的增加，基体高分子材料的拉伸强度和硬度相应增加，而冲击强度下降，影响其应用。常用的填料炭黑，包括工业炉黑、槽黑、热裂黑、高温石墨化炭黑、乙炔黑等。其中，用得最多的是工业炭黑，特别是乙炔黑和高温石墨化炭黑，因其结构稳定，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。典型的炭黑是由接近纯炭，形若葡萄状组织的胶状实体所组成的。它有大的吸附比表面，高的孔隙率，小的颗粒尺寸，高的结构化能力 2345 值6和低的堆积密度。常用的炭黑有：789)、:)、;)、8=)、4?、,&-,14?的综合性能

17、最好。石墨晶体为六方晶系，经常为鳞状或粉状，导电性好且耐腐蚀，钽 345值较小，因此在实际应用中多采用优化石墨粉末。碳纤维是一种高强度、耐高温的导电性纤维，通常应用的纤维直径为;0/(!%，纤维强度为 9:)0:)8F,，用作导电性填料，其导电性能优于石墨，但比炭黑差许多。（(）金属型金属填充型防静电材料也有一定的进展。填充料按开状楞分为粉末状、鳞片状和纤维状三大类，当填充量相同时，后两者形状的电性能要好些。填充料按性质分有金粉、银粉、电解铜粉、胶态金属、片状镍以及铝、铁等金属粉末。由于铜、铝、铁粉易于氧化，在表面形成氧化膜影响其应用，近来，对不锈钢纤维、铜纤维（粉）防氧化进行了大量研究，因而

18、它们在防静电，特别是在静电屏蔽中的应用已有了新的进展。例如，对铜纤维的氧化层采取 G(、(还原法，用酸性磷酸盐对铀纤维进行表面处理法或用微胶囊进行保护法。在铜纤维中加添更易氧化的金属如 5,以防止铜纤维氧化，从而提高其导电性能。（9）金属氧化物及金属化纤维金属氧化系填充型防静电材料是近几年研制的新产品，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、氧化锡、氧化锌等，其中，性能价格均佳的是氧化锡，其色相较淡，粒径很小（)./!%以下）。可以满足有透明要求的防静电材料。金属化纤维填充型防静电材料近几年已有进步。日本采用 A3 法在碳纤维上沉积一层镍层，再用聚苯醚树脂涂覆后与

19、5A 混合制成高级防静电材料，用作静电屏蔽效果也很好。:、镀层型防静电包装材料要在高分子材料表面形成一层导电的金属镀层，通常采用的有电镀、化学镀、物理气相沉积 25A36、化学气相填料名称槽法炭黑、炉法炭墨乙炔炭黑超导炭黑热裂解炭黑5H!系碳纤维沥青系碳纤维各种石墨铜、银、镍、镍合金、铝等氧化锌、二氧化硅、IEJ(、7EJ(系列，氧化铝、氧化锡铝铝、镍、不锈钢碳系金属系其它表;无机导电填料的种类填料种类炭黑碳纤维石墨金属粉及金属碎屑金属氧化物金属片金属纤维镀金属玻璃纤维及微珠镀金属云母镀金属碳万方数据!#$%&$()(*$+$,-!./)/!#$%&!#(#)*塑 料 包 装商品名01 2/)

20、01 2(3)01 2 4)01 2 3)01 2 33)结构5678(3!9:镀镍铁箔8(3!95678/(!9:镀锌铁箔8(3!9:5678/(!95678/(!9:镀镍铁箔8(3!9:铜箔8/;!9镀镍铁箔8(3!9:5678/(!9:粘合剂5678/(!9:镀锌铁箔8(3!9:粘合剂表;7金属箔复合型屏蔽材料沉积（?A）、热喷镀（涂）等工艺方法。这些工艺均属于表面工程领域。高分子材料电镀最常见的就是塑料电镀，其工艺步骤包括材料去油、粗化、敏化、活化、化学镀和电镀等工序，实际上它是高分子材料学和电镀学这两门学科有机地结合起来的新工艺技术。常见的塑料基材有=BC、55、5=、51 2 1=

21、、5?、567、5?、玻璃钢等。常用的电镀金属有铜、镍、铬、锡、银、金等，二元合金有铜 2 锡、铜 2 锌、锡 2钴、金 2 银、铜 2 镍、锡 2 镍等，如需要可以镀三元合金。真空物理气相沉积技术也是一类方兴未艾的新工艺技术。它主要有真空蒸发镀、溅射镀、离子镀等三种技术。包装行业已经泛用的真空镀铝膜、镀铝纸就是第一种技术的产物，它通常在/)2 4D/)2 E1F,真空中，将金属铝加热到溶点以上，形成铝蒸气，最后凝聚在塑料材料表面，形成极薄的金属铝膜，由于其外观美丽，阻气性能优异，即使普通食品也已经采用其包装。随着塑料镀覆工艺技术的进步，仿金镀层、彩色镀层、萤光镀层、彩虹镀层等已经日臻成熟，性

22、能优异、外表绚丽的塑料制品正在向各个领域蔓延推广开去。热喷镀（涂）是利用热能将喷料加热熔融，然后均匀地喷涂在塑料表面，从而赋予优良的导电性能使其达到防静电的目的。热喷镀的方法有多种，主要有火焰喷镀、电弧喷镀、等离子喷镀等工艺。三、抗静电软包装结构及性能/、半透明防静电袋结构：防静电涂层:567:镀铝层:防静电 56表面电阻：内层 G/)/外层 G/)/静电屏蔽 G4)电磁干扰衰减H/)I&静电释放时间 G).)4J(、不透明高阻隔防静电袋结构：防静电尼龙（或 567）:铝箔:防静电 56表面电阻：内层 G/)/外层 G/)/静电屏蔽 G/3电磁干扰衰减H K3I&静电释放时间 G).)3J4、

23、炭黑导电袋结构：56 膜表面电阻率#/)3静电释放时间 G/.)JK、高强度防静电袋结构：76LM:=0:防静电 5676LM:防静电 56表面电阻：4.(N/);3、炭黑涂层袋基材薄膜:涂布炭黑涂料表面电阻：#/)E四、电磁屏蔽材料电磁波干扰就是从各式各样的电磁波发生源以辐射、感应、静电耦合和传导等传播方式，对电子装置或仪器发生干扰作用的，屏蔽不充分的电子设备不仅本身会受到外来电磁波的干扰，而且还将对其它电子设备发生干扰、电磁波屏蔽就是限制从金属面一侧向另一侧空间所传递的电磁波能量。电磁波屏蔽材料大体可分为三类：（/）采用金属制的屏蔽材料；（(）通过涂刷导电性涂料、电镀或蒸镀金属等方法进行表

24、面导电性处理；（4）导电性纤维与金属纤维的复合塑料。-、金属箔防止电磁波辐射，金属箔的应用最早最广。常用的箔材料有铜箔、铝箔、镍箔、铁箔、不锈钢箔等。电解铁箔是其新品种之一，它经电解高速成卷绕制成，其厚度很薄不到()!%，由于经过镀锌、铬酸盐钝化处理，外观美丽，导磁导电性能优异，容易与其他材料复合，是一种优良的包装材料。日本凸版印刷株式会社的产品见表;。(、表面导电型电镀材料、真空镀铝材料、热喷涂型材料等。4、填充型此型材料是用导电填料与热塑性树脂混炼造粒制作并通过注射成形而制成产品。其填料常用导电性好的粉片状或纤维状的铝、铜、铁、不锈钢，或者用金属化的炭纤维、玻璃纤维和云母片等。常见的有铝片

25、填充材料、铁纤维填充材料、不锈钢纤维填充材料、铜纤维填充材料、镀镍石墨纤维填充材料等。8作者单位上海紫华白猫彩印有限公司9万方数据抗静电包装材料抗静电包装材料作者：江谷作者单位：上海紫华白猫彩印有限公司刊名：中国包装工业英文刊名：CHINA PACKAGING INDUSTRY MAGAZINE年，卷(期)：2002(11)被引用次数：2次 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.胥泽奇.王一临 几类抗静电材料环境适应性试验研究会议论文-20042.赵尧森.张明连.胡海青.刘光烨 纳米抗静电剂的性能研究会议论文-20023.施冬梅.邓辉.杜仕国 碳纤维/聚合物电磁屏蔽包装材料期刊论

26、文-包装工程2001,22(4)4.晏全香.袁继祖.胡流球.Yan Quanxiang.Yuan Jizu.Hu Liuqiu 海泡右与植物复合造纸纤维制备试验研究期刊论文-中国非金属矿工业导刊2008(2)5.陈昌杰 功能性薄膜之四易开封薄膜会议论文-20076.陈昌杰 功能性薄膜之一抗静电薄膜会议论文-20077.王仲文.寿建国.王执中 高分子材料用抗静电母粒的研制与应用期刊论文-上海塑料2002(4)8.陈波 矿物短纤维在造纸中的应用期刊论文-中华纸业2002,23(6)9.杨虎林.薛昌雄.刘珍兰 防电磁干扰高分子复合包装材料期刊论文-化工新型材料2003,31(4)10.何慧.沈家瑞 一种新型高效的包装用高分子材料聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)会议论文-2000 引证文献(2条)引证文献(2条)1.陈萌.罗世永.许文才.吕勇 防静电包装研究进展期刊论文-包装工程 2008(10)2.邢欣.夏宁博 四针状氧化锌晶须在抗静电高分子材料中的应用期刊论文-安全与电磁兼容 2008(4)本文链接：http:/