塑料因其優(yōu)良的絕緣性和耐水性，在電氣和電子工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于其體積電阻較大，在生產(chǎn)和應(yīng)用中，極易產(chǎn)生靜電積累而導(dǎo)致吸塵、電擊(放電)、燃燒甚至爆炸，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活帶來(lái)危害。因此，如何減少和消除塑料及其制品的靜電危害，已成為目前急需解決的技術(shù)課題。抗靜電劑是一種能夠減少或消除塑料產(chǎn)生靜電的一類(lèi)添加劑。一般通用塑料的表面電阻高達(dá)l0 20Ω，加入抗靜電劑后，可使塑料的表面電阻值降至l0 8Ω以下，從而可大大減少塑料在加工和使用過(guò)程中產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象。抗靜電劑的使用拓寬了塑料的應(yīng)用領(lǐng)域。

2塑料產(chǎn)生靜電的原因塑料在與其他物體接觸、摩擦并分離后，由于不能將產(chǎn)生的電荷傳遞出去，從而使表面積累了靜電荷。不同塑料產(chǎn)生靜電荷的難易程度與其表面電阻有關(guān)，表面電阻越大，漏電越少，表面靜電障礙程度也越大。當(dāng)靜電障礙嚴(yán)重時(shí)，積累的電荷就會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。如產(chǎn)生火花、發(fā)出噼啪聲響等。不同塑料產(chǎn)生電荷的難易程度是不同的，尼龍、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃等最易產(chǎn)生電荷;聚烯烴及PVC較難產(chǎn)生電荷，氟塑料是最難產(chǎn)生靜電的一種塑料。

3抗靜電劑的作用機(jī)理抗靜電劑的結(jié)構(gòu)通式為R-Y-x，其中R為親油基團(tuán)，x為親水基團(tuán)，Y為連接基。分子中非極性部分的親油基和極性部分的親水基之間應(yīng)具有適當(dāng)?shù)钠胶?，與高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的親油基團(tuán)。羥基、羧基、磺酸基和醚鍵是典型的親水基?？轨o電劑主要是表面活性劑，按使用方法分為外處理型和內(nèi)添加型兩種。

3.1 外部抗靜電劑

外部抗靜電劑都涂敷在材料的表面，以水、醇或其他有機(jī)溶劑作為溶劑或分散劑。當(dāng)抗靜電劑加到水中的時(shí)候，分子的親油基就會(huì)伸向空氣.水界面的空氣一面;而親水基則向著水，隨著濃度的增加，親油基相互平行最后達(dá)到最稠密的排列。在這種溶液系統(tǒng)中處理纖維和塑料表面，抗靜電劑分子的親油基就會(huì)吸附在纖維或塑料表面，將其干燥處理后就會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣，處理物表面的親水基就會(huì)比較容易吸附環(huán)境的微量水分，形成一個(gè)導(dǎo)電層，加速了表面電荷的泄漏。外部抗靜電劑涂在塑料表面，時(shí)效短，是一種暫時(shí)的抗靜電方法，因此其應(yīng)用面不廣。但是在一些塑料中(如PET、PC、聚砜、聚丙烯酸酯)，一直使用外部抗靜電劑，部分原因是這些塑料需要的加工溫度非常高，而且不能破壞某些特性(如聚丙烯酸甲酯和PC的透明性)。

3.2 內(nèi)部抗靜電劑內(nèi)部抗靜電劑也是一種表面活性劑，只是在塑料加工中添加到樹(shù)脂中一起塑化成型。其中抗靜電分子是借助聚合物的鏈段運(yùn)動(dòng)而移向表面，吸收空氣中的水分，形成均勻的導(dǎo)電層。當(dāng)樹(shù)脂處于熔融狀態(tài)時(shí)，離子型抗靜電劑在樹(shù)脂一空氣，或樹(shù)脂一金屬(加工機(jī)械或模具)的界面形成最稠密的排列。制品成型后，抗靜電劑的極性基(親水基)都向著空氣一側(cè)排列，形成單分子導(dǎo)電層，抗靜電劑的表面活性越強(qiáng)，抗靜電性能越好，內(nèi)部抗靜電效果持久。

4抗靜電技術(shù)及其應(yīng)用塑料制品是否帶電或帶電的多少可用體積電阻或表面電阻來(lái)評(píng)價(jià)。通常體積電阻在l0 8Ωcm以下為良導(dǎo)體，l0nΩcln以上為絕緣體，l0Ωcm以下表面帶電較少，l0Ωcm以上顯著帶電，工業(yè)上主要通過(guò)下述幾種途徑消除靜電。

4.1 添加抗靜電劑通過(guò)添加抗靜電劑，使制品表面吸濕性增加，形成單分子層的導(dǎo)電膜，從而加快了靜電荷的泄漏。以往的內(nèi)添加型抗靜電劑多為低分子化合物，耐久性不理想;目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了永久性高分子抗靜電劑。另一種耐久性抗靜電方法是向疏水性母體樹(shù)脂中適當(dāng)加入親水樹(shù)脂，從而形成一種微相分離結(jié)構(gòu)。親水性聚合物組分在塑料表面聚集并形成連續(xù)的層狀分布以構(gòu)成泄電通路，即可達(dá)到抗靜電效果，親水性聚合物樹(shù)脂目前以聚氧化乙烯(PEO)的共聚物為主。

4.2 添加具有一定導(dǎo)電性能的填料添加具有一定導(dǎo)電性能的填料，利用其在塑料共混體系中形成的導(dǎo)電通路起抗靜電作用，這種共混物稱(chēng)為復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料或?qū)щ姼叻肿雍辖稹?fù)合型導(dǎo)電高分子材料的研究方法主要有以下幾種：(1)導(dǎo)電填料分散復(fù)合法在塑料基體中混入導(dǎo)電填料制造出導(dǎo)電的塑料合金，按其填料形狀分類(lèi)，有顆粒分散系、箔片分散系和纖維分散系三種。以炭黑為代表的顆粒狀填料填充的導(dǎo)電高分子材料，是迄今為止用途最廣泛、用量最大的一種復(fù)合導(dǎo)電高分子材料。劉芳等人[5]以HDPE為基礎(chǔ)樹(shù)脂，分別用抗靜電劑和導(dǎo)電炭黑對(duì)其進(jìn)行抗靜電改性研究，結(jié)果表明，采用含有極性乙烯共聚物的復(fù)合抗靜電劑配方或含有氯化聚乙烯彈性體的導(dǎo)電炭黑配方，所得的復(fù)合材料都具有較好的抗靜電性能及物理性能。膨脹石墨也具有好的抗靜電效果。楊永芳等人通過(guò)溶液插層法研究了聚乙烯，膨脹石墨復(fù)合材料的力學(xué)性能、電性能。結(jié)果表明，當(dāng)膨脹石墨填充量為l0份～l5份時(shí)，復(fù)合材料的體積電阻降為10 8Ωcm以下。(2)表面處理法包括金屬熱噴涂法、干法鍍層、濕法鍍層和導(dǎo)電涂料法。(3)導(dǎo)電材料層積復(fù)合法將金屬、板、絲氈作為中間層，兩側(cè)再層壓上塑料基體或利用平行擠出方法制成一層為普通樹(shù)脂的層制品。

4.3 其他方法

(1)在塑料加工過(guò)程中使用導(dǎo)電裝置消除靜電;(2)增加塑料制品加工和使用過(guò)程中的空氣濕度;(3)通過(guò)接枝共聚，改變聚合物結(jié)構(gòu)，使其帶有較多的極性基團(tuán)或離子化基團(tuán)，降低電阻，增加導(dǎo)電性;(4用強(qiáng)氧化物氧化塑料制品表面或電暈放電處理其表面。

5抗靜電劑發(fā)展現(xiàn)狀

5.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)對(duì)抗靜電劑的研究雖然起步較晚，但發(fā)展較快。目前國(guó)內(nèi)抗靜電劑主要以小分子量的陰、陽(yáng)離子外涂型抗靜電劑為主。杭州化工研究所開(kāi)發(fā)的 PVC用離子型抗靜電劑S-l5、S-l8，抗靜電效果已達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平，其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐熱性好。s-l8有外潤(rùn)滑作用，在硬PVC中添加3% 即有良好的效果。測(cè)試結(jié)果表明，PVC加工后3日，抗靜電劑即可遷移至塑料制品表面，表面電阻降至l0 8Ω，30日后仍保持此電阻值(20c，RH 65%)。李立民等人通過(guò)氯代十二烷與二乙醇反應(yīng)制得烷基二乙醇胺后，再與硫酸二乙酯反應(yīng)而制得的季胺鹽類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑sP-_K，它與其他同類(lèi)產(chǎn)品 (如SH-一105)相比，具有抗靜電效果好、加工工藝簡(jiǎn)便、耐溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái)，我國(guó)還研制開(kāi)發(fā)出了應(yīng)用效果較好的椰子油烷基聚氧乙烯醚類(lèi)聚烯烴抗靜電劑，以高碳醇、環(huán)氧氯丙烷、乙二醇為原料合成的KF-203型PVC抗靜電劑，磷酸酯氧化胺抗靜電劑，PVDC薄膜用崳酰胺抗靜電劑，L-H型抗靜電劑，HKD-520型聚烯烴抗靜電劑母粒等。

5.2 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

世界發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視抗靜電劑的研究、生產(chǎn)和使用。80年代初，美、日等國(guó)家相繼制定了各種防靜電法規(guī)，防靜電技術(shù)得到了迅速的普及，促進(jìn)了抗靜電劑的發(fā)展。美國(guó)是抗靜電劑最大的生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，其產(chǎn)品以非離子型和陽(yáng)離子表面活性劑為主，主要采用羥乙基化脂肪胺、季胺鹽的化合物、脂肪酸酯類(lèi)抗靜電劑，用于聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。西歐也是生產(chǎn)和消費(fèi)抗靜電劑的主要地區(qū)。國(guó)外主要的抗靜電劑，注重抗靜電劑的復(fù)配和抗靜電母粒的開(kāi)發(fā)。

5.3 市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域1996年，全世界共消耗抗靜電劑19600t，其中非離子型(包括脂肪胺類(lèi)及脂肪酸酯類(lèi))為1 1700t，占總量的59.69%;陽(yáng)離子型(季胺鹽類(lèi))為4500t，占22.96%;其他(包括高分子量抗靜電劑)為3400t，占17.35%。

6抗靜電劑的發(fā)展方向在我國(guó)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，綠色化工已成為今后發(fā)展的主要方向。各類(lèi)低毒、無(wú)毒的抗靜電劑將越來(lái)越受到食品包裝業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)的青睞，這類(lèi)抗靜電劑的研究已日益受到關(guān)注。

(1)非離子型抗靜電劑 由于非離子型抗靜電劑熱穩(wěn)定性能好，價(jià)格較便宜，使用方便，對(duì)皮膚無(wú)刺激.是抗靜電基材中不可缺少的抗靜電劑，具有良好的應(yīng)用前景。

(2)復(fù)合型抗靜電劑 復(fù)合型抗靜電劑是利用各組分的協(xié)調(diào)效應(yīng)原理開(kāi)發(fā)出來(lái)的，各組分互補(bǔ)性強(qiáng)，抗靜電效果遠(yuǎn)優(yōu)于單一組分。但要注意各種抗靜電劑之間的對(duì)抗作用。如陽(yáng)離子型和陰離子型的抗靜電劑不能同時(shí)使用。

(3)多功能濃縮抗靜電母粒 由于抗靜電劑多為粘稠液體，而且其中一部分為極性聚合物，在塑料中分散困難，帶來(lái)使用上的不便。多功能濃縮母粒分散性均勻，操作方便，具有發(fā)展前途。

(4)高分子永久性抗靜電劑 由于高分子永久性抗靜電劑的耐久性好，所以一般用于對(duì)抗靜電效果要求嚴(yán)格的塑料制品，如家用電器外殼、汽車(chē)外殼、電子儀表零部件、精密機(jī)械零部件等。

(5)納米導(dǎo)電填料納米材料的特點(diǎn)就是粒子尺寸小，有效表面積大，這些特點(diǎn)使納米材料具有特殊的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。納米材料可改變材料原有的性能。例如，電阻材料Sio2制備成納米材料后成為導(dǎo)電材料。張景昌等人[12]研究了PVC塑料中添加納米siO2制備復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)及PVC樹(shù)脂添加納米SiO 后提高塑料抗靜電性能的機(jī)理，結(jié)果表明，納米SiO，不僅提高了PVC材料的延展性，而且使PVC的表面電阻降低了7～8個(gè)數(shù)量級(jí)，使其相對(duì)介電常數(shù)明顯增加，為進(jìn)一步制備用于靜電屏蔽的PVC基納米復(fù)合材料奠定了試驗(yàn)基礎(chǔ)。

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