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导语：阐述几种炭系和金属系填料的防静电包装材料的差异, 分析讨论了防静电包装材料在不同环境中电性能变化行为及原因。

普通高分子材料具有许多金属材料所不具备的优良性能而广泛应用于国民经济的各个领域, 但由于高分子材料电绝缘性高, 容易摩擦起电形成静电积累, 造成静电敏感装置、仪器及药剂等的损伤和失效。因此, 研究、开发与应用具有防静电功能的高分子材料已越来越广泛。

目前, 制备聚合物防静电包装材料的方法大致分为两种:

1、在聚合物材料表面或内部添加抗静电剂;

2、采用无机导电填料或导电聚合物与基体聚合物形成防静电复合包装材料。

常用的无机导电填料按照属于不同的炭黑或金属、金属纤维分为炭系和金属系两大类, 将各种无机导电填料填充到基体聚合物中, 可制得满足不同要求的各种防静电包装材料。

此类防静电包装材料因其具有优良特性和较低的价格, 近年来在现代高技术电子产品、火工品等包装领域得到了广泛的应用, 但其在不同气候环境中的适应性如何, 尚未见报道, 生产、使用、研究单位都十分关心。

炭系、金属系两类防静电高分子包装材料受环境因素的影响差异是很大的,炭系导电填料的材料电性能参数( Rs、t1/  2  ) 呈下降趋势, 而金属系导电填料的材料则是呈上升趋势。原因是什么呢？

因为炭系的炭黑等填料是一种很有效的紫外线屏蔽剂,  能在一定程度上延缓高分子基体材料的老化 , 当表面高分子材料粉化后, 炭粒外露按照量子力学的隧道效应理论,  因热振动而被激活的电子更容易越过隔层势垒而到达相邻粒子上, 形成较大的隧道电流, 直接表现为材料的导电能力增强。

而金属系的防静电材料,  与炭系防静电材料相比, 由于金属粉末在混合料中不具有形成有利于导电的链式组织能力, 通常金属含量都要达  40% ~ 50% ( 乙炔炭黑导电填料通常只需 15%~  30%) , 才会使高分子材料的电阻率显著下降 , 如此的高填料含量影响了材料的抗气候老化性能。

高分子材料粉化后, 金属粒子较易脱落留下微孔, 同时基体材料老化后还形成了许多微裂纹, 这都将使防静电包装材料的隔层势垒和内部分布电容增大, 增大电子跃迁的难度,  导致材料导电性能下降。