抗靜電劑的應(yīng)用

1、抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用陳宇 王朝暉廣東華南精細(xì)化工研究院，江門(mén),529141在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，靜電危害往往造成重大損失和災(zāi)難。（1）在加工具有較大表面積的塑料制品如薄膜、纖維或粉料時(shí)，靜電力嚴(yán)重干擾加工 過(guò)程，阻礙薄膜或纖維的正常纏繞。在薄膜加工過(guò)程中，薄膜間會(huì)發(fā)生粘連，同時(shí)薄膜的可 印刷性也會(huì)被靜電削弱。粉狀物料在運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)發(fā)生結(jié)團(tuán)或架橋現(xiàn)象。（2）大多數(shù)制品在使用過(guò)程中因靜電吸附灰塵，極大的影響了商品的外觀(guān)、衛(wèi)生性和 功能性。如農(nóng)膜表面因靜電吸附灰塵會(huì)影響薄膜的透光性，從而影響棚內(nèi)作物的生長(zhǎng)。（3）在電子產(chǎn)品的塑料薄膜包裝中，放電過(guò)程有可能損壞產(chǎn)品：如電子芯片的封裝和 拆卸。

2、防止聚合物表面產(chǎn)生靜電的方法主要有空氣離子化法、加濕法、金屬接觸放電法、輻射 線(xiàn)法、導(dǎo)電物質(zhì)導(dǎo)入法、表面形成吸濕膜法、化學(xué)處理變性法及應(yīng)用抗靜電劑等。其中，主要應(yīng)用于塑料制品使用過(guò)程中的是摻入導(dǎo)電物質(zhì)和添加抗靜電劑。加入的導(dǎo)電物質(zhì)一般為金屬粉或金屬短纖維、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電聚合物短纖維等，能使制 品具有良好的導(dǎo)電性（表面電阻率106 0 ）或抗靜電性（表面電阻率在106-108 0之間）。 金屬化合物的抗靜電效果較好，但是價(jià)格較高，普通制品承受不了。目前應(yīng)用最多的抗靜電方式是添加抗靜電劑。抗靜電劑是一種能防止產(chǎn)生靜電荷，或能 有效地消散靜電荷的以表面活性劑為主體的化學(xué)添加劑。使用抗靜電劑的方式是在

3、制品表面 涂敷或內(nèi)添加。從抗靜電性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)表面電阻率可用于區(qū)分抗靜電材料和導(dǎo)電材料的區(qū)別， 如表1所示：表1導(dǎo)電材料和抗靜電材料的表面電阻率/0 （23C，RH50%）導(dǎo)電材料靜電消散材料抗靜電材料絕緣材料101210121013目前就導(dǎo)電、抗靜電材料的分界線(xiàn)說(shuō)法不一，導(dǎo)電材料與靜電消散材料之間的界限為 105或1060，靜電消散材料與抗靜電材料之間的界限為108或1090，抗靜電材料與絕緣材 料之間的界限為1012或1013 0。美國(guó)是抗靜電劑最大生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，主要采用羥乙基化脂肪胺、季銨鹽化合物、脂肪酸 酯類(lèi)抗靜電劑，用于聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯等。歐盟也是生

4、產(chǎn)和消 費(fèi)抗靜電劑的主要地區(qū)，所用抗靜電劑中50%為羥乙基化脂肪胺，25%為脂肪烴磺酸鹽，25% 為季銨鹽和脂肪酸多元醇酯。日本多用非離子型和陽(yáng)離子型抗靜電劑，其中20%用于PVC， 30%用于PP。我國(guó)抗靜電劑發(fā)展較快，主要是塑料工業(yè)用高效無(wú)毒抗靜電劑、合成纖維工業(yè)用高效多 功能抗靜電劑及表面處理劑。一、抗靜電劑的作用機(jī)理電荷載流子的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移導(dǎo)致了高分子材料的起電。在高分子材料的接觸、摩擦過(guò)程中， 電荷不斷產(chǎn)生又不斷泄漏，因此其電荷量是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡值。影響最后殘留電荷量的主要因 素為各種材料對(duì)正或負(fù)電荷的相對(duì)親和力（與材料化學(xué)基團(tuán)的性質(zhì)、取向等有關(guān)）、材料的 電阻率（與周?chē)h(huán)境的溫度、濕度

5、、雜質(zhì)等有很大關(guān)系）以及兩表面間真正接觸面積的大小 （取決于表面狀態(tài)及接觸或摩擦壓力等）。防止靜電必須打破電荷平衡以降低殘余電荷量。要么降低靜電的產(chǎn)生量，要么增大靜電 的泄漏量?？轨o電劑正好同時(shí)兼有這兩方面的作用，主要體現(xiàn)在平滑作用、電中和作用、導(dǎo) 電作用三個(gè)方面。高聚物表面的表面活性劑分子不是以單分子層定向排列，而是以幾個(gè)分子層排列。隨著 層數(shù)的逐漸增多，分子的取向度逐漸降低，如同金屬的原子層滑移一樣，表面活性劑分子的 層與層之間也會(huì)出現(xiàn)較大的平向滑移現(xiàn)象。這樣不僅會(huì)使高聚物材料與摩擦物體間距離增 大。即減小了實(shí)際接觸面積，并可顯著降低摩擦系數(shù)，從而防止靜電荷產(chǎn)生。表面活性劑的導(dǎo)電作用主要體

6、現(xiàn)在它的吸濕性上。其結(jié)構(gòu)一般同時(shí)具有親水基和憎水 基。表面活性分子在高聚物表面上形成連續(xù)的吸附層后，就會(huì)吸附空氣中的水蒸汽，從而改 變高聚物表面的吸濕性能。被表面活性劑吸附的水層將作為離子（包括質(zhì)子）或電子運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)所。離子型抗靜電劑 在水層中將離解為游離陰、陽(yáng)離子。當(dāng)游離離子與高聚物表面產(chǎn)生的電荷符號(hào)相反時(shí)，就會(huì) 產(chǎn)生電中和作用?？諝庵卸趸荚谒腥芙庑纬傻碾x子和抗靜電劑形成的離子通過(guò)其運(yùn)動(dòng) 達(dá)到導(dǎo)電目的。羥基和氨基能放出質(zhì)子。含羥基和氨基的抗靜電劑在水中可按如下質(zhì)子導(dǎo)電形式來(lái)描述 電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程：一 、H一Q*HO *HO*H* A iN一羥乙基取代的伯胺有抗靜電效果，酰胺中N，N一二羥乙基

7、取代的化合物有特別高 的抗靜電效果。表面活性劑分子中羥基數(shù)目越多，其抗靜電作用與空氣中濕度的關(guān)系就越小。 根據(jù)上述的質(zhì)子導(dǎo)電機(jī)理證明：凡通過(guò)氫橋形成的線(xiàn)形締合或能形成分子內(nèi)環(huán)狀締合的體 系，都有較高的抗靜電效果。又如陰離子表面活性劑中，磷酸衍生物要比硫酸或磷酸鹽有更 高的抗靜電效果，因?yàn)榱姿嵫苌锬芘c水分子發(fā)生健合作用，從而表現(xiàn)出類(lèi)似陽(yáng)離子表面活 性劑的性能。例如磷酸酯與水鍵合，表現(xiàn)出類(lèi)似于氧翁化合物的性能，從而大大改善表面電 導(dǎo)率。非離子抗靜電劑（如聚乙二醇型）的導(dǎo)電機(jī)理，可用聚氧乙烯鏈中氧原子的剩余價(jià)力與 被吸附水分子中的氫原子成鍵，從而生成陽(yáng)離子絡(luò)合物來(lái)解釋。這類(lèi)非離子抗靜電劑在水溶 液

8、中呈現(xiàn)陽(yáng)離子的特征，即與水作用可生成如下作用的聚氧翁化合物：RCH!fO（CH3CHtOn*GHliCH1:OH + HQHCH30（CHaCHso）CH,CHOH OH * . , H當(dāng)聚乙二醇類(lèi)非離子表面活性劑在高聚物表面作定向排列后，其電荷傳遞過(guò)程也可設(shè)想 成按如下質(zhì)子傳導(dǎo)方式進(jìn)行:I CllxIH_CH +因此非離子表面活性劑抗靜電效果與其所處環(huán)境的相對(duì)濕度有較大關(guān)系。無(wú)論是形成聚 氧翁化合物的離子導(dǎo)電機(jī)理，還是聚乙二醇類(lèi)的質(zhì)子導(dǎo)電機(jī)理都須在有水的環(huán)境下進(jìn)行，而 且增加吸濕量，有利于離子結(jié)構(gòu)物質(zhì)的電離和離子、質(zhì)子的遷移。二、影響抗靜電效果的因素分子結(jié)構(gòu)和特征基團(tuán)性質(zhì)及添加量抗靜電劑的效

9、果首先取決于它作為表面活性劑的基本特性一一表面活性。表面活性與分 子中親水基種類(lèi)、憎水基種類(lèi)、分子的形狀、分子量大小等有關(guān)。當(dāng)抗靜電劑分子在相界面 上作定向吸附時(shí)，就會(huì)降低相界面的自由能及水和塑料之間的臨界接觸角。這種吸附作用， 不僅與基體的性質(zhì)有關(guān)，而且還與表面活性劑的性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)極性相似規(guī)則，表面活性劑 分子的碳?xì)滏湶糠謨A向與高分子鏈段接觸，極性基團(tuán)部分傾向與空氣中的水接觸。高分子材 料作為疏水材料，抗靜電劑在其表面的主要作用就是形成規(guī)則的面向空氣中的水的親水吸附 層。抗靜電劑的親水吸附能力是不同的，隨親水基和憎水基的結(jié)構(gòu)變化而變化。一般來(lái)說(shuō)， 憎水基的碳鏈越長(zhǎng)，親油性越好；親水基的極性

10、越強(qiáng)，親水性越強(qiáng)；但有時(shí)會(huì)受到某些陰離 子的干擾。如以下結(jié)構(gòu)的雙季銨鹽的吸附能力隨一（CH2）n中n的增加而增大：（CH. CH,）t * N5x10165x10165x1016聚乙烯5x10165x10163x1010聚甲基丙烯酸甲酯5x10165x10167x1015乙基纖維素5x10165x10163x1015氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物5x10163x10152x1011尿素樹(shù)脂5x10169x10142x1012聚酰胺5x101610141013三聚氰胺5x101510141013酚醛樹(shù)脂7x10145x10142x1013聚烯烴的抗靜電效果隨濕度的變化關(guān)系見(jiàn)圖4。2二至回研也榔日抑S

11、/d圖4低密度聚乙烯中抗靜電劑的作用效果隨濕度的變化關(guān)系由上圖可看出，濕度的不同會(huì)帶來(lái)抗靜電性能的差異。在濕度較?。?% ）的情況下， 即使添加有抗靜電劑，制品表面也不能形成具有相當(dāng)厚度的電離水層，不能給抗靜電劑提供 充分的電離場(chǎng)所，也就無(wú)法體現(xiàn)抗靜電效果。因此抗靜電劑通常需要一個(gè)最低濕度以保證其 抗靜電作用的發(fā)揮。三、抗靜電劑的選用原則經(jīng)濟(jì)型或高利潤(rùn)性：具有較好的性?xún)r(jià)比或者高性能性以提供高附加值。加工性：助劑的熱穩(wěn)定性。對(duì)設(shè)備無(wú)不良影響，不造成損傷，如酸性腐蝕。劑型的選擇，粉狀或粒狀，還有液態(tài)形式。比如架橋現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是粒型的不統(tǒng)一造 成的。制品或材料的功能性：對(duì)材料的物理機(jī)械性能無(wú)不良影

12、響。對(duì)其它助劑無(wú)不良影響，不能造成其它助劑的功能性下降。與其它助劑最好產(chǎn)生協(xié)同效 果。助劑與樹(shù)脂的相容性，包括結(jié)構(gòu)相近、極性相近、分子量相近，利用偶聯(lián)劑或相容劑， 改善加工工藝如加工方式或工藝條件等來(lái)增加兩者間的相容性。賦予材料某種特定功能。毒性和衛(wèi)生性自身無(wú)毒及其在加工過(guò)程和使用過(guò)程中不產(chǎn)生有毒物質(zhì)，無(wú)論是分解還是與有可能接觸 到的物質(zhì)反應(yīng)等。對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響，環(huán)境包括人體工作環(huán)境、生活環(huán)境和自然環(huán)境。凡是不利于人類(lèi)生 存環(huán)境和自然環(huán)境的物質(zhì)造成的直接危害或間接危害均屬于此范疇。傳統(tǒng)的非離子表面活性劑的水溶液多為乳化物。微生物的存在可致其腐敗，導(dǎo)致有效成 分減少。若表面活性劑自身具有抑菌性，

13、則有效地解決了上述問(wèn)題。將半極性的硼酸雙多元醇長(zhǎng)鏈脂肪酸酯水溶液與山梨醇脂肪酸酯水溶液相比，放置一個(gè) 月后，觀(guān)察各種細(xì)菌生長(zhǎng)的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硼酸雙多元醇長(zhǎng)鏈脂肪酸酯水溶液完全無(wú) 細(xì)菌發(fā)生，而山梨醇脂肪酸酯水溶液中則有許多細(xì)菌。更深入的實(shí)驗(yàn)表明，半極性的硼酸雙 多元醇長(zhǎng)鏈脂肪酸酯對(duì)黃色葡萄菌和大腸桿菌有突出的抑制作用。復(fù)合有機(jī)硼類(lèi)抗靜電劑AB系列產(chǎn)品，針對(duì)包裝行業(yè)對(duì)衛(wèi)生性要求嚴(yán)格的特點(diǎn)，在發(fā)揮 優(yōu)良抗靜電性能的同時(shí)不引入有毒有害物質(zhì)，滿(mǎn)足了包裝材料的衛(wèi)生安全要求。中國(guó)預(yù)防醫(yī) 學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與職業(yè)病研究所對(duì)AB-33抗靜電劑的檢驗(yàn)結(jié)果表明，AB-33對(duì)雄性小鼠的急 性經(jīng)口半數(shù)致死量（LD5（）

14、大于10g/kg。根據(jù)食品安全性毒理學(xué)評(píng)價(jià)程序和方法GB15193.3 一94中的急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，抗靜電劑AB-33屬實(shí)際無(wú)毒物質(zhì)，可用于接觸食品 的包裝材料中。此外，從實(shí)際生產(chǎn)接觸和初步的皮膚致敏性實(shí)驗(yàn)來(lái)看，AB-33抗靜電劑對(duì)人體無(wú)刺激性， 接觸皮膚無(wú)不良反應(yīng)，安全衛(wèi)生性高。四、抗靜電劑的分類(lèi)高分子材料的抗靜電劑一般都屬于表面活性劑。表面活性劑是帶有極性基團(tuán)的有機(jī)化合 物，具有兩親性質(zhì)，可親油也可親水?？轨o電劑的分類(lèi)方法有很多。按其溶于水后微粒的表現(xiàn)形式可分為離子型和非離子型。 離子型溶于水中會(huì)電離出離子，而非離子型則不會(huì)電離。離子型按離解出的具有表面活性的 離子所帶的電負(fù)性又可

15、分為陽(yáng)離子型、陰離子型、兩性離子型。按抗靜電劑所體現(xiàn)出的特性，又分為吸濕性、極性和油性三類(lèi)。吸濕性物質(zhì)可吸收大氣 中水汽，在高聚物制品表面形成一層薄的導(dǎo)電層，從而使靜電荷易于泄漏。這類(lèi)物質(zhì)通常是 長(zhǎng)鏈的非離子型表面活性劑，主要缺點(diǎn)是氣候干燥時(shí)效果顯著變差。極性物質(zhì)也能在高聚物 表面上形成導(dǎo)電層，其作用也與大氣濕度有關(guān)，但它在干燥氣候中仍具有較好的抗靜電效果。 這類(lèi)物質(zhì)主要是陽(yáng)離子表面活性劑，常見(jiàn)的是季銨鹽類(lèi)。油性物質(zhì)能降低機(jī)器部件與塑料、 橡膠、纖維等制品間的摩擦作用，從而阻止這些制品表面上靜電荷的產(chǎn)生;但在強(qiáng)電場(chǎng)中（如 電視機(jī)中）它不能防止材料帶電，故用途受到一定限制。此外，按在高聚物中的使

16、用方法和達(dá)到目的的不同還可分為添加型和涂敷型抗靜電劑兩 大類(lèi)。陰離子型抗靜電劑陰離子型抗靜電劑主要是磺酸鹽、磷酸酯鹽、磷酸鹽、二硫化氨基甲酸鹽等化合物，它 們廣泛用于合成纖維及紡織業(yè)，作油劑、整理劑等使用。在塑料中應(yīng)用因其耐熱性差，混入 樹(shù)脂中抗靜電性能不太好，主要用于制品的表面處理。陽(yáng)離子型抗靜電劑陽(yáng)離子型抗靜電劑主要是一些胺鹽、季銨鹽及烷基咪唑啉及其鹽，其中以季銨鹽在塑料 中應(yīng)用最多。它們對(duì)高分子材料有較強(qiáng)的附著力，抗靜電性能優(yōu)良，熱穩(wěn)定性較陰離子型抗 靜電劑好。它們可用于合成纖維外用抗靜電劑（能與丙烯纖維的負(fù)電荷結(jié)合而耐洗滌），亦 可作為塑料用復(fù)合型抗靜電劑。季銨鹽的潤(rùn)濕能力與表面活性相

17、平行，并隨濃度增加和碳數(shù)減小而增強(qiáng)。但表面活性并 不總是與潤(rùn)濕能力直接相關(guān)。季銨鹽的表面活性還隨著濕度和介質(zhì)pH值的升高而增大。兩性離子型抗靜電劑兩性離子型抗靜電劑是以甜菜堿型衍生物為主（季銨內(nèi)鹽），兩性烷基咪唑啉鹽和烷基 氨基酸等。雖然它們的抗靜電效果比較好，但仍存在耐熱性差的問(wèn)題。故用于塑料的混煉加 工受到限制。盡管如此，其在一定條件下可起到陽(yáng)離子型抗靜電劑的作用，又可起到陰離子 型抗靜電劑作用，具有的兩性性質(zhì)使其在使用中不受環(huán)境中酸或堿的影響。它們的最大特點(diǎn) 在于其既能與陰離子型抗靜電劑配合使用，又能和陽(yáng)離子型抗靜電劑配合使用。此類(lèi)抗靜電 劑與某些重金屬鹽（如N-甲基硬脂基二硫代氨基甲酸

18、鋅等）的混合物具有良好的耐熱性， 特別適用于聚乙烯、聚丙烯和ABS樹(shù)脂。具有聚醚結(jié)構(gòu)（如聚氧乙烯結(jié)構(gòu)）的兩性季銨鹽的耐熱性較好，與聚酰胺、聚酯、聚丙 烯等樹(shù)脂的相容性良好，它的鎳鹽用于丙綸不僅具有抗靜電性，而且耐光性和染色性均有改 善。非離子型抗靜電劑非離子型抗靜電劑以各類(lèi)多元醇脂肪酸酯及其環(huán)氧乙（丙）烷加成物、有機(jī)胺或脂肪酰 胺及其環(huán)氧乙（丙）烷加成物為主，結(jié)構(gòu)變動(dòng)發(fā)生在多元醇的種類(lèi)、脂肪酸的碳鏈長(zhǎng)度和飽 和度、有機(jī)胺和脂肪酰胺的碳鏈長(zhǎng)度和飽和度、環(huán)氧乙（丙）烷的加成數(shù)或聚合度。此類(lèi)抗 靜電劑耐熱性較好，與基材樹(shù)脂相容性也好，適用于塑料的混煉加工。隨著雙螺桿擠出機(jī)對(duì) 物料分散效果的改善，再加

19、上其簡(jiǎn)單快速的優(yōu)點(diǎn)，該類(lèi)表面活性劑越來(lái)越多地用于雙螺桿擠 出加工工藝。這種非離子型表面活性劑，可以變更其結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)其親水親油平衡值即 HLB （Hydrophile Lipophile Balance）值來(lái)選擇適用的表面活性劑，而且它們可以與其它表面活 性劑并用。聚氧乙烯類(lèi)化合物不著色，但溫度超過(guò)200C時(shí)發(fā)生分解，失水山梨糖醇脂肪酸 酯聚氧乙烯醚、酰胺一環(huán)氧乙烷加成物常用于軟質(zhì)或硬質(zhì)聚氯乙烯，顯示出良好的效果。非 離子型表面活性劑經(jīng)磷酸酯化后耐熱性良好，用于PVC、PE、PS等有較好的抗靜電效果。非離子型抗靜電劑本身不具備離子導(dǎo)電性能。要達(dá)到相同抗靜電效果，其用量是離子型 抗靜電劑的兩倍。但其

20、低毒、熱穩(wěn)定性好，不易引起塑料老化等特點(diǎn)，使之成為主要的添加 型抗靜電劑。高分子量抗靜電劑高分子量抗靜電劑具有某些特征官能團(tuán)且分子量較高。嚴(yán)格說(shuō)它本身不能構(gòu)成一種類(lèi) 型，它們只是上述類(lèi)型抗靜電劑通過(guò)加成環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、共聚等方法形成高分子量化 合物。因此它們的耐久性很好。這種屬于高分子電解質(zhì)和高分子表面活性劑的抗靜電劑，其 抗靜電作用主要表現(xiàn)在它們能在塑料制品表面形成固體導(dǎo)電層。這種固體導(dǎo)電層的導(dǎo)電效果 決定于它本身的物理特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)。高分子化合物中極性基團(tuán)與導(dǎo)電性能的關(guān)系如表4 所示。表4高分子化合物的極性基團(tuán)與其抗靜電效果的關(guān)系好中差CON(CH.小-CONHaClCQNHLHj一S

21、OsH-CNCDNHC，COOHonCWNhN(t；l 心- COOCHnSOiNa-CONHC(CH：hSOjNH：1o二(OCH.CHI,) n. -aPON(CHs)t.4/ -CON QCONHCHiNHCON(CKi)j15 .無(wú)機(jī)抗靜電劑除上述有機(jī)表面活性劑類(lèi)抗靜電劑外，還有利用無(wú)機(jī)金屬氧化物粉體作為抗靜電劑的。 如氧化銻和二氧化錫的混合物。這種無(wú)機(jī)粉體一般由幾種金屬氧化物混合而成，有的采用包 覆技術(shù)，但是其粉體的粒徑具有一定的要求，一般要求達(dá)到30nm左右，并且在必須進(jìn)行表 面處理后才能在添加后達(dá)到所需的抗靜電效果。此類(lèi)抗靜電劑用途較廣，可用于抗靜電涂料 （導(dǎo)電地坪、墻面材料、底

22、漆等）、抗靜電塑料與橡膠（IC卡，輥狀、帶狀物等的外包裝）、 抗靜電纖維（織物、地毯等）等。五、抗靜電劑的應(yīng)用方法抗靜電劑按其作用方式可分為添加型和涂敷型。添加型可以直接加入聚合物中成為共混 或“內(nèi)部”抗靜電劑；涂敷型通過(guò)溶液或乳液涂布在塑料表面，成為“外部”抗靜電劑。 1.添加型抗靜電劑熱塑性塑料的加工主要采用復(fù)合型抗靜電劑?？轨o電劑的不斷遷移可使塑料制品保持長(zhǎng) 期持續(xù)的抗靜電效果。添加型抗靜電劑品種和用量的確定和選擇一般憑試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)作調(diào)整。 幾類(lèi)最重要的常用內(nèi)添加型抗靜電劑及常用用量見(jiàn)表5。表5幾種添加型抗靜電劑的用量聚 合 物主要抗靜電剜，斜蜀纓用缺度相LDPEZLLDPE乙氧基烷基胺g

23、 (MS麝踱酸酮乙氧基烷基靛040-0.20脂肪酸廉1.A0-2.000.10-Q.M曉肺酸圈LOO-2001).50-2.00脂脆艦蠟0.50-2000.50-1.50PS已機(jī)基院基肢0.50-1-00信基祺酸癥1.50- 2,00脂肪酸商1.00-2.00乙甄基烷幕陸0.50-L00燃基璜配鹽L.Oa-Z.tKl塑料加工過(guò)程中，抗靜電劑必須承受160300C的加工溫度。在此熱歷程中，抗靜電劑 揮發(fā)性不能過(guò)大，不能和聚合物或其降解產(chǎn)物或其他的添加劑發(fā)生副反應(yīng)。在很多情況下， 含氮物質(zhì)不適用于PVC，因其堿性部分可促進(jìn)PVC的降解，生成黑色產(chǎn)物。使用磺化烷烴 時(shí)，正確選擇PVC的熱穩(wěn)定劑非常重

24、要。它們之間可能發(fā)生反應(yīng)，例如，鉛、勉鎘和磺化 烷烴反應(yīng)變成紅色或棕色。通常在塑料加工過(guò)程中，抗靜電劑和其他添加劑、顏料一起在混合設(shè)備中進(jìn)行共混。采 用預(yù)混（如在轉(zhuǎn)鼓式混合器）的方法可以先將添加劑均勻地分散在塑料顆粒中。由于它們部 分不相容，具有一定的滑脫效應(yīng)，給擠出造粒帶來(lái)困難。少量的增摩填料（如SiO2）的加 入對(duì)解決這個(gè)問(wèn)題有所幫助。液體抗靜電劑也可以通過(guò)進(jìn)料泵直接進(jìn)入擠出機(jī)的熔融段。為了達(dá)到抗靜電劑的最佳混合分散效果，需要將少量的相對(duì)不相容的添加劑均勻分散在 相當(dāng)多的聚合物中。例如對(duì)于最終的聚乙烯制品，1.5kg的液體脂肪胺要混入1000kg的聚乙 烯樹(shù)脂顆粒中，抗靜電劑的這個(gè)用量?jī)H能

25、潤(rùn)濕混合體的表面，因此，最終究竟有多少抗靜電 劑進(jìn)入塑料就是個(gè)問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題的有效方法是先將抗靜電劑分散在與最后產(chǎn)品相容性 更好的基質(zhì)中，制成與這些聚合物樹(shù)脂顆粒大小差不多的濃縮母料。對(duì)于較難處理的液體抗 靜電劑，則可以采用特殊的加工方法。2.涂敷型抗靜電劑將涂敷型抗靜電劑配制成溶液，噴淋、潤(rùn)濕或浸漬塑料制品，然后將其干燥，可使制品 快速發(fā)揮抗靜電性能。此方法的優(yōu)點(diǎn)是在選擇抗靜電劑時(shí)，既不用考慮熱穩(wěn)定性，也不用考 慮與塑料的相容性，因此可選用的抗靜電劑品種大大增多了。涂敷型抗靜電劑大多是水溶性 成分，耐濕性、耐摩性差，需要多次施用。六、抗靜電劑的近期發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)外抗靜電劑發(fā)展速度很快，尤

26、其是美國(guó)、西歐和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的研究人員都正 致力于開(kāi)發(fā)新型抗靜電劑。如美國(guó)Witco公司、美國(guó)菲澤公司、Hoechst公司、KENICH石 化公司、日本三洋化成工業(yè)公司均相繼推出了新的產(chǎn)品。國(guó)外抗靜電劑的發(fā)展趨勢(shì)是趨向于 持久、耐熱、適用性廣和品種系列化，此外用于計(jì)量和操作加工的固體抗靜電劑品種也在逐 漸增加。今后國(guó)內(nèi)研究方向主要是集中在開(kāi)發(fā)耐高溫、耐久性強(qiáng)、低毒或者無(wú)毒的抗靜電劑，同 時(shí)新型多功能母料的開(kāi)發(fā)也十分引人關(guān)注，主要集中在非離子型抗靜電劑、抗靜電劑的復(fù)合 和濃縮母粒的制造等方面。許多親水性聚合物的抗靜電性能相對(duì)較好且穩(wěn)定持久而被稱(chēng)為永久性抗靜電劑。近年 來(lái)，對(duì)此類(lèi)永久性抗靜電劑的

27、開(kāi)發(fā)研制工作進(jìn)展較快，并已部分實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。永久性抗 靜電劑與基礎(chǔ)樹(shù)脂之間以合金形式共混，均勻而細(xì)微地分散成線(xiàn)狀或網(wǎng)狀“導(dǎo)電通道”。許 多學(xué)者通過(guò)研究基體高分子與親水性聚合物（或其共聚物）組成的共混體系的結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)現(xiàn)， 親水性聚合物在特殊相容劑存在下，經(jīng)較低的剪切力拉伸后，在基體高分子表面呈微細(xì)的筋 狀，即層狀分散結(jié)構(gòu)，而中心部分則接近球狀分布。這種“蕊殼”結(jié)構(gòu)中的親水性聚合物的 層狀分散狀態(tài)能有效地降低共混物表面電阻，并且具有永久抗靜電性能。永久型抗靜電劑可 分為聚醚型和離子型兩類(lèi)。聚醚型如PEG型，包括聚酰胺或聚酯酰胺的聚氧乙烯醚體系， 甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯共聚物等;離子型是通過(guò)高

28、分子化學(xué)反應(yīng)將小分子鹽類(lèi)引入高 分子側(cè)基得到的，如季銨鹽型和磺酸鹽型。與低分子量的表面活性劑類(lèi)抗靜電劑相比，永久 型抗靜電劑具有抗靜電性能持久，對(duì)空氣的相對(duì)濕度依賴(lài)性小，對(duì)制品的表面性能影響小等 優(yōu)點(diǎn)。代表產(chǎn)品如汽巴精化公司的Irgastat P22,在PP中使用可使表面電阻率降至101 （10% 添加量），既可排除成型品帶電，又可防止膜表面吸塵。Goodrich公司研制的永久性抗靜電 母料STAT-RITE C2300非常引人注目，其化學(xué)組成可能是以PEO-ECH（表氯醇）共聚物為主要 成分的高分子合金。當(dāng)添加量為1520%時(shí)，與PVC、PC、PET及PS系列高分子制成的復(fù) 合材料具有永久性

29、抗靜電能力，熱穩(wěn)定性好。還有法國(guó)Arkema公司的Pebax永久性抗靜電 劑產(chǎn)品，具有良好的永久性和及時(shí)性，并且能夠在低濕度環(huán)境下也具有良好的抗靜電效果。 不過(guò)，永久性抗靜電劑目前普遍存在添加量大（一般用量為1020%），制品成本高，以及 影響制品本體性能等問(wèn)題，尚不可能取代表面活性劑類(lèi)抗靜電劑。此外，永久性抗靜電劑的 相容劑和加工條件的選擇等關(guān)鍵技術(shù)還需不斷改進(jìn)和完善，也制約著它的應(yīng)用。同時(shí)，所謂“本征導(dǎo)電性有機(jī)化合物”越來(lái)越引起人們的注意，它可以使塑料具有適宜 的“特定的”電性能。一種吸引人的概念是所謂的高分子材料的傳導(dǎo)“柔性”即力學(xué)性能、 可加工性能等與電性能相關(guān)，由此考慮可得到優(yōu)良的綜

30、合性能。這種方法的原理是通過(guò)向半 導(dǎo)體中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣?lái)產(chǎn)生導(dǎo)電性。這些添加劑可以分為兩部分。具有高共軛性的聚合物（如多炔、聚苯胺、聚亞苯基、聚毗咯、磺化聚亞苯基、聚苯 硫醚）；電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物（主要是四氰基對(duì)醍二甲烷）。這兩種添加劑都可通過(guò)部分氧化（如用I2，F(xiàn)eCl3，AsF5等）或還原作用（用Na，K， 萘基金屬鈉，二苯甲酮酸鋰）進(jìn)行摻雜。開(kāi)發(fā)系列化、專(zhuān)用化的產(chǎn)品是抗靜電劑的一個(gè)重要發(fā)展方向。如：日本的大日精華公司 開(kāi)發(fā)的ELECON系列抗靜電劑，其中100型適用于聚苯乙烯（PS），300型適用于聚乙烯（PE） 和聚丙烯（PP），400型則對(duì)聚氯乙烯（PVC）有很好的抗靜電效果。國(guó)內(nèi)則有

31、以杭州市化 工研究院、廣東華南精細(xì)化工研究院為代表的研發(fā)和生產(chǎn)單位，開(kāi)發(fā)系列產(chǎn)品。其中，廣東 華南精細(xì)化工研究院開(kāi)發(fā)研制的ASA、ASB、ASH、ASP等系列抗靜電劑突出了專(zhuān)用性， 在抗靜電性的快速發(fā)揮、長(zhǎng)期持效性以及均衡性方面各有所長(zhǎng)，應(yīng)用效果優(yōu)良（見(jiàn)表6）。表6廣東華南精細(xì)化工研究院系列抗靜電劑產(chǎn)品用途ASAASBASHASP聚烯烴ASA-40、51、90AB-33ASH-1ASP-2PVC、PUASA-150、156-PSASA-90-PET、尼龍ASA-90ASB-5-特點(diǎn)快速型長(zhǎng)效型均衡型均衡型七、抗靜電劑的應(yīng)用和市場(chǎng)情況有機(jī)抗靜電劑中應(yīng)用得最多的是羥乙基脂肪胺，其次是磺化脂肪烴和脂

32、肪酸多元醇酯 （見(jiàn)表7）。聚烯烴（LDPE, HDPE, PP）制品消耗的抗靜電劑最多，尤其是聚烯烴包裝材 料（見(jiàn)表8）。許多抗靜電劑也用于苯乙烯聚合物（包裝盒、箱）。用于PVC的比例要小得 多。表7抗靜電劑的應(yīng)用比例羥乙基脂肪胺脂肪族磺酸鹽季銨化合物酯類(lèi)脂肪酸酯應(yīng)用比例47.625.41.69.515.9表8用于聚合物的抗靜電劑應(yīng)用比例PP HDPE LDPE/LLDPE 其它 PS/ABS PVC 應(yīng)用比例11132053912至今為止，在一些塑料，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚砜、聚丙烯酸酯中不 用添加型抗靜電劑。部分原因是這些塑料需要的加工溫度非常高，添加型抗靜電劑可能會(huì)破 壞一些特性，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯的透明性。所以，這些材料一直用涂敷型抗靜 電劑。過(guò)去從美觀(guān)和衛(wèi)生的角度考慮，抗靜電劑的主要功能是防止吸附灰塵。而現(xiàn)在，在生產(chǎn)、 加工和塑料制品的加工過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)技術(shù)的要求越來(lái)越高，生產(chǎn)工藝越來(lái)越復(fù)雜。在易燃易 爆領(lǐng)域，含有高導(dǎo)電體（如炭黑、