華東理工大學(xué)精品課程課件-高分子材料助劑、抗靜電劑

1、l兩個(gè)不同的物體經(jīng)摩擦、接觸等機(jī)械作用，電荷就會(huì)通過(guò)接觸界面移動(dòng)，在一個(gè)物體上造成正電荷過(guò)剩，而在另一個(gè)物體上則是負(fù)電荷過(guò)剩，并在界面上形成雙電荷層。當(dāng)這兩個(gè)物體分離后，就會(huì)在各個(gè)物體上分別產(chǎn)生靜電，并在外部形成靜電場(chǎng) l在醫(yī)藥上引塵、引菌l醫(yī)療手術(shù)時(shí)引起電顫事故l礦山、石油化工上引起火災(zāi)、爆炸l在電子工業(yè)中破壞集成電路l在紡織上引起纖維聚集要解決材料帶電問(wèn)題有兩種方式 ：l抑制靜電荷的產(chǎn)生l促進(jìn)電荷的泄漏 主要方法：l提高環(huán)境濕度l對(duì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性l在材料加工過(guò)程中利用導(dǎo)電裝置，或在制品中夾帶導(dǎo)電性材料形成泄漏通道l使用氧化劑和采用電暈放電處理制品表面l在高分子材料中添加導(dǎo)電性填料l使用抗

2、靜電劑 ，這是目前普遍采用的方法 圖17-1固體的電子結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電機(jī)理（能帶模型）W能量；比電阻；導(dǎo)電帶；接收體；供電體；介頻帶E電場(chǎng)強(qiáng)度；s距離塑料帶電表面的電荷縱向分布分類(lèi)高分子化合物電阻率/cm1分類(lèi)高分子化合物電阻率/cm11聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯ABS樹(shù)脂聚碳酸酯1016102010161020101710191015101914.810162.110163聚酰胺乙基纖維素聚酯1013101410131014101210144密胺樹(shù)脂脲醛樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂醋酸纖維素硝酸纖維素酚醛樹(shù)脂10121014101210131081014101010121010101110910122聚偏二氯

3、乙烯聚氯乙烯丙烯酸樹(shù)脂聚氨基甲酸酯10141016（軟）10141016（硬）10141015101310155聚乙烯醇纖維素干酪素1071091071091071093聚硅酮10131014纖維防靜電示意圖抗靜電劑分子在聚合物表面吸附示意圖l所謂抗靜電劑是指涂敷于材料表面或摻和在材料內(nèi)部，以防止或減輕靜電積累的一類(lèi)化學(xué)助劑 種類(lèi)結(jié)構(gòu)主要成分適用樹(shù)脂陽(yáng)離子型季胺鹽單烷基、二烷基鹵素、硝酸、有機(jī)酸PVC陰離子型磷酸鹽磺酸鹽脂肪酸、聚氧化乙烯附加物烷基、烷基苯PS、PE、PP、PVC非離子型脂肪酸多元醇酯 聚氧化乙烯附加物 單烷基、二烷基 丙三醇、聚甘油、聚氧化乙烯、山梨糖醇、多元醇 烷基胺、烷基

4、酰胺 聚氧化乙烯ABS、PE、PP、PVC兩性型內(nèi)胺鹽丙胺酸鹽胺、烷基酰胺碳酸、磺酸PS、ABS高分子型聚丙烯酸衍生物聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、季銨PE、PPl陽(yáng)離子型：抗靜電性能優(yōu)良，但耐熱性相對(duì)較差，而且對(duì)皮膚有害NRRRRX+-RCONHC3H6N+(CH3)2C2H4OHNO3-CH2(CH CH2)NCONH R N+X-Y(CH2)3l陰離子型：耐熱性和抗靜電效果都比較好，但與樹(shù)脂的相容性較差，并對(duì)產(chǎn)品的透明性有一定影響R SO3MROPOMOMOl兩性型：既能與陽(yáng)離子型又能與陰離子型抗靜電劑配合使用，抗靜電效果類(lèi)似于陽(yáng)離子型，但耐熱性能不如非離子型RN+C H3C H3C H2C

5、O O-RN+C H2C H2O HC H2C H2O HC H2C O O-l非離子型：相容性和耐熱性能良好，對(duì)制品的物理性能無(wú)不良影響，但用量相對(duì)較大H(OCH2CH2)OHnRCHCH2OOBOOCHCH2R主要有外涂和內(nèi)加兩種方式：l外涂法是將抗靜電劑通過(guò)刷涂、噴涂或浸涂等方法涂敷于制品表面l內(nèi)加法是將抗靜電劑在配料時(shí)加入到材料中去，使其均勻分散在整個(gè)聚合物內(nèi) l特征：不影響聚合物材料本身的耐熱性和力學(xué)性能，適用面廣，且在基體聚合物中具有較好的分散效果 l聚氧化乙烯（PEO）的共聚物l聚乙二醇/甲基丙烯酸共聚物l聚乙二醇體系聚酰胺或聚酯酰胺l環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物l含季胺鹽基團(tuán)的甲基

6、丙烯酸酯類(lèi)共聚物l日本旭化成工業(yè)公司ABS系與HIPS系永 久性抗靜電聚合物lGoodrich公司研制的永久性抗靜電母料STATRITE C2300l日本三洋化成工業(yè)公司開(kāi)發(fā)的以聚醚為主的特殊嵌段共聚物l抗靜電性高且持久l耐熱性好，能經(jīng)受樹(shù)脂的高溫l不影響材料的物理機(jī)械性能l與材料相容性適宜l與其它助劑同時(shí)使用時(shí)不相抵抗l毒性小l成本低l與塑料的相容性 抗靜電劑與塑料要有適度的相容性?？轨o電劑的極性、分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶狀況是影響相容性的主要因素。l抗靜電劑的表面濃度 聚苯乙烯表面的抗靜電劑濃度/（mg/cm2）Rs/0.011020.081020.501021.001022.001028.0101

7、68.010162.610125.010104.0108l環(huán)境濕度圖17-5相對(duì)濕度對(duì)抗靜電效果的影響1-月桂基聚氧乙烯醚(n=8)；2-月桂酸聚氧乙烯醚(n=12)；3-失水山梨醇聚氧乙烯單月桂酸酯(n=12)；4-月桂基聚氧乙烯胺(=15);5-月桂基三甲基氯化銨；6-月桂基甜菜堿圖17-11用結(jié)構(gòu)不同的抗靜電劑按織物重量的0.5吸附于各種纖維上干燥后在相對(duì)濕度40下放置24h后的表面電阻表面電阻R0與相對(duì)濕度RH的關(guān)系（聚烯烴）抗靜電劑按織物重量的0.5吸附于丙烯腈纖維后，在相對(duì)濕度40%下放置24h后在該濕度下測(cè)得的表面電阻1-月桂基聚氧乙烯醚(n=8)；2-月桂酸聚氧乙烯醚(n=12

8、)；3-失水山梨醇聚氧乙烯單月桂酸酯(n=12)；4-月桂基聚氧乙烯胺(=15);5-月桂基三甲基氯化銨；6-月桂基甜菜堿用結(jié)構(gòu)不同的抗靜電劑按織物重量的0.5吸附于各種纖維上干燥后在相對(duì)濕度40下放置24h后的表面電阻l分子式：l分子量：1.51043.0104l特點(diǎn)：性能優(yōu)異，耐熱性好l用途：熔融紡絲制成纖維制品，或擠壓拉伸成片基材料，或制作諸如軸承、齒輪等結(jié)構(gòu)工程材料l工業(yè)制法：對(duì)苯二甲酸二甲酯和乙二醇經(jīng)兩步酯交換反應(yīng)進(jìn)行縮聚而得O CH2CH2OCCOOnl目前對(duì)PET材料抗靜電劑的研究主要集中在聚乙二醇（PEG）的共混與共聚lPEG具有良好的吸濕性，但其附著性差、易噴出，因此影響了抗靜電性能l用脂肪酸與聚乙二