近年来,随着人们对静电危害认识的深入,防静电包装发挥着越来越重要的作用。防静电包装,是采取一系列措施,减少或消除包装在搬运和使用过程中产生的摩擦电荷,防止静电放电对产品和人身安全的危害,以达到保护的目的。目前,抗静电包装已广泛应用于微电子、电子产品、军事安全、航空航天等领域。
抗静电包装材料分类。按包装方式可分为初级包装材料、近距离包装材料和次级包装材料。根据加工方法的不同,材料可分为导电填料填充和纳米抗静电包装材料。
按包装分类的防静电包装
#材料类别说明:1.与静电敏感产品直接接触的一次性包装材料;2.靠近包装材料但不直接接触静电敏感产品的包装材料;3.二次包装材料靠近包装材料进行实物保护
抗静电包装材料的研究进展
1、 填充型导电填料
导电填料的填充类型是指在生产过程中能够提高材料导电性的填料,包括金属填料、碳填料、金属氧化物填料、金属化纤维填料和有机聚合物体系。加入导电填料形成导电聚合物混合物可以显著降低材料的电阻率。它的主要优点是可以在很大范围内控制(身体阻力)ρ v=106-10-3Ω· m) 最终达到静电积聚的目的。其中,工业炭黑,即常用的乙炔炭黑,因其价格低廉、性能稳定、不易氧化等优点而得到广泛应用。结果表明,添加炭黑填料得到的导电材料是目前使用最多的导电抗静电材料。填充导电填料的具体方法是在材料中加入一定比例的导电填料,然后混合、熔融、塑化、造粒,得到复合导电材料。为了实现复合材料良好的导电效果并形成导电环,在制备过程中需要将导电颗粒和材料基体均匀分散,否则最终产品不具有导电效果。导电填料填充是目前最简单有效的抗静电方法。张晓宇等人提出了引入导电高分子填料的机理。需要指出的是,导电的原因是当体积分散达到一定的临界量时,最初分离分散的填料颗粒形成连续的导电路径,填料颗粒更好地分散在材料中形成网状结构,材料具有良好的导电性。导电填料填充高分子材料的发展主要集中在提高材料的综合性能和降低材料的电阻率上。因此,目前的研究重点是改进导电填料和合成树脂。赵云飞等人介绍了一种导电性好的新型碳纤维涂层,涂层均匀、牢固、附着力好。另外,金属化碳纤维的导电率是普通碳纤维的50~100倍,即使填充量很小,也能得到导电率较高的复合材料。但也存在一些缺陷,如价格高、金属纤维在加工过程中易断裂、易氧化等。然而,用这种方法生产的板材生产线超过10^9Ω, 由于不符合行业对静电消散板的要求,目前很少采用这种方法。
2、 纳米抗静电包装材料的研究进展
金属纳米粒子具有消除静电的特殊功能。纳米防静电包装材料是以金属纳米粒子为导电介质。生产中只需加入少量纳米粒子即可达到良好的防静电效果,使包装材料表面不再受静电干扰,同时也解决了印刷表面的静电吸附问题,提高了印刷速度和效果。国内外对金属纳米粒子作为消除静电的介质进行了大量的研究。傅敏等以纳米锑掺杂二氧化锡(ATO)为导电介质,采用物理和化学方法对其进行预处理,以nh-50脂肪族聚氨酯弹性树脂为基体,加入超分散剂制备了含纳米ATO的聚氨酯弹性抗静电涂料(工艺流程图如下图所示)。该涂料具有良好的抗静电性、装饰性、耐候性和力学性能。它是一种新型的多功能抗静电涂料,具有很大的发展潜力。张明等以纳米天然鳞片石墨为导电介质,聚酰胺树脂为基体,通过超声、搅拌、过滤、干燥等一系列工艺制备了高导电聚酰胺/石墨纳米复合材料。该方法制备的复合材料具有较低的渗透阈值和较高的电导率,可广泛应用于抗静电材料、电磁屏蔽材料、微波吸收等领域。董庆峰等采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/CNTs-COOH抗静电包装材料。在PLA/PBAT体系中引入CNTs-COOH,有效地提高了材料的冲击强度,降低了材料的表面电阻率。这种抗静电包装材料具有优异的机械和电气性能,并且是可生物降解的。可用于静电敏感产品的防静电包装。采用化学还原法制备了掺杂银纳米粒子的椰壳活性炭粒子,并通过湿法纺丝制备了粘胶短纤维。结果表明,该纤维有望用于抗菌、保温、吸臭、抗静电等用途。用该材料制成的织物具有抗菌、抗静电性能,符合JIS和AATCC标准的要求,具有潜在的应用前景。Nootsuwan等人用炭黑作为载体,用氧化法包覆银纳米粒子。结果表明,纳米银粒子均匀分布在炭黑表面。电导率测试结果表明,纯聚乳酸的电导率很低,但加入纳米镀银炭黑后,复合材料的电导率大大提高。15%纳米银包覆炭黑的聚乳酸的电导率是纯炭黑的9倍。
从国外的情况看,许多国家在防静电包装的研究和生产方面处于世界领 先地位。近年来,抗静电材料受到国内外的广泛关注,这也意味着新型抗静电包装材料时代的到来。
抗静电包装材料的发展方向
目前,防静电包装已广泛应用于各个领域。因为有很多产品容易产生静电,所以对防静电性能的要求也越来越高。因此,抗静电包装材料的发展势头是不可阻挡的,这对今后抗静电包装的设计提出了更为严格的要求,更重要的是,它可以最 大程度地降低成本,并考虑包装材料的外观来吸引消费者。
但是,防静电包装也有一些缺点。获得抗静电能力后,会影响材料的二次加工,产生划痕、晶粒等缺陷。有时对防静电包装材料的综合性能要求更为严格,这就需要同时满足其物理、化学、机械、电气等性能的要求。因此,防静电包装材料是防静电包装的基础。防静电包装的发展方向是开发具有多种保护功能、环保、易回收、低成本的新型包装材料。