抗靜電劑產(chǎn)品知識(shí)簡(jiǎn)況

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1、抗靜電劑知識(shí)簡(jiǎn)介 一． 靜電: 靜電（Electrostatic）就是物體表面過(guò)?；虿蛔愕撵o止電荷。靜電是一種電能，它留存于物體表面：靜電是正電荷和負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果：靜電是通過(guò)電子或離子的轉(zhuǎn)移而形成的。 ?靜電現(xiàn)象已為人們所熟悉，當(dāng)天氣干燥時(shí)用塑料梳子梳頭時(shí)會(huì)產(chǎn)生放電聲；用毛皮磨擦后的鋼筆桿可吸引小紙屑（當(dāng)電荷密度達(dá)到106C/m2）；脫下合成纖維衣服時(shí)產(chǎn)生的劈啪聲；夜間還可以看到火花（空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為30KV/cm）；日光燈、電視機(jī)屏幕、錄音機(jī)磁頭等易附著灰塵現(xiàn)象，這都是日常生活中經(jīng)常體驗(yàn)到靜電現(xiàn)象。 靜電現(xiàn)象是電荷的產(chǎn)生和消失過(guò)程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總稱.靜電具有以下特

2、點(diǎn): 1.從防靜電危害的角度考慮,當(dāng)材料的體積電阻率超過(guò)1010Ω．m時(shí)，材料耗散靜電的能力明顯減弱。從消除靜電角度考慮，材料的體積電阻率不應(yīng)高于1010Ω．m； 2、?在一般工業(yè)生產(chǎn)中，靜電具有高電位、低電量、小電流和作用時(shí)間短的特點(diǎn)，設(shè)備數(shù)萬(wàn)伏以至數(shù)十萬(wàn)伏；在正常操作條件下也常達(dá)數(shù)百伏至數(shù)千伏；這要比市用低電壓220V，380V高得多，但積累的靜電量卻很低，通常為毫微庫(kù)侖（nC,10-9C）級(jí)；靜電電流多為微安（μA，10-6A）級(jí)，作用時(shí)間多為微秒（μS，10-6S）級(jí)。 3、?靜電較之流電，受環(huán)境條件特別是濕度的影響比較大，靜電測(cè)量時(shí)復(fù)現(xiàn)性差，瞬態(tài)現(xiàn)象多。?靜電同世上任何事物一樣

3、具有雙重性：即既能為人類造福，如靜電復(fù)印、靜電噴漆、靜電除塵等應(yīng)用技術(shù)；也會(huì)帶來(lái)許多危害，如石化、電子及電工等領(lǐng)域。就電子元器件的生產(chǎn)及電子設(shè)備的裝聯(lián)、調(diào)試作業(yè)而言，因接觸、磨擦起電、人體電荷與接地問(wèn)題就能造成很大損失。磨擦起電和人體靜電乃是電子、微電子工業(yè)中之兩大危害源。隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，靜電危害正在日益表露出來(lái)并逐漸受到人們的重視。 二． 抗靜電劑組成和分類: 塑料具有很高的體積電阻和表面電阻率。這種高電阻性能，使其在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)攜帶大量來(lái)自其他介質(zhì)的靜電荷，從而干擾加工過(guò)程的進(jìn)行，或因放電影響產(chǎn)品的美觀和衛(wèi)生，或損壞產(chǎn)品的性能甚至造成嚴(yán)重的事故?；蛉梭w上的靜電位最高可達(dá)

4、 添加抗靜電劑可降低聚合物材料的帶電能力，解決上述靜電給塑料制品帶來(lái)的問(wèn)題?？轨o電劑具有吸濕性，它遷移至塑料表面，吸收大氣中的水分而形成一層很薄的導(dǎo)電薄膜，使靜電迅速消除。 抗靜電劑一般都具有表面活性劑的特征，結(jié)構(gòu)上極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)兼而有之。常用的極性基團(tuán)（即親水基）有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的陰離子，胺鹽、季銨鹽的陽(yáng)離子，以及-OH、-O-等基團(tuán)，常用的非極性基團(tuán)（即親油基或疏水基）有：烷基、烷芳基等。按結(jié)構(gòu)可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型、兩性離子型和高分子型等；按使用方法可分為外涂型和內(nèi)添加型兩大類。 抗靜電劑或其組分應(yīng)具備以下條件：用量小但抗靜電作用大，抗靜電效果持久，

5、對(duì)光、熱穩(wěn)定、與聚合物相容性良好，不降低聚合物的性能，不影響成型加工性能，耐化學(xué)品，無(wú)毒，廉價(jià)?？轨o電劑的選用和最佳添加量取決于聚合物的性質(zhì)、加工方式、加工條件、其他助劑的種類和多少、相對(duì)濕度和聚合物的最終用途。 抗靜電劑的分類： 抗靜電劑的種類很多,常用的分類方法有兩種,即按使用方法和結(jié)構(gòu)分類。 1． 按使用方法分類 普通抗靜電劑主要是表面活性劑，按照使用方法分為表面涂覆型和內(nèi)添加型兩種。 （1） 表面涂覆型抗靜電劑是將抗靜電劑組分溶解于水、醇等合適溶劑中配成一定濃度的抗靜電劑溶液，通過(guò)刷涂、噴涂和浸涂等方法涂覆于高分子材料制品表面，隨后干燥蒸發(fā)除溶劑得到表面被抗靜電劑分子包覆的高

6、分子制品。表面為涂覆型抗靜電劑多選用離子型表面活性劑?？轨o電效果是：陽(yáng)離子型表面活性劑＞兩性＞陰離子型＞非離子型。表面涂覆型抗靜電劑優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，用量較少，速效且適用面廣，不影響高分子材料制品的成型加工性能和力學(xué)性能。缺點(diǎn)是容易因摩擦、洗滌而從材料表面脫離，從而失去抗靜電效果，因此只能提供暫時(shí)的或短期的抗靜電效果。為了改善抗靜電效果的持久性，要提高抗靜電和聚合物制品表面的黏附力。近年來(lái)國(guó)外采用高分子型表面活性劑作為抗靜電涂層，即所謂的分子涂覆技術(shù)體系。 （2） 內(nèi)添加型抗靜電劑 在成型加工前，將抗靜電劑和聚合物樹(shù)脂按照一定比例混合，然后成型加工制備高分子抗靜電制品的方法叫內(nèi)部混煉法，所用的

7、表面活性劑被成為內(nèi)添加型抗靜電劑，均勻分布在整個(gè)聚合物本體。由于表面活性劑與高分子鏈的相容性較差，加工后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，表面活性劑分子會(huì)由高分子材料本體向表面遷移，沿著垂直于制品表面的方向形成一定濃度的梯度，在表面形成穩(wěn)定的具有一定濃度的、均勻的、具有取向特征的且濃度大于聚合物本體的抗靜電劑分子層。由于空氣中的水分子和表面活性劑親水基之間具有較大的親和性，使得表面活性劑層分子的親水基伸向空氣一側(cè)，親油基植于樹(shù)脂內(nèi)部。此類抗靜電劑以非離子表面活性劑為主，同時(shí)陰陽(yáng)離子表面活性劑也有一定的使用。 (3)表面活性劑: 在水中能離解出具有表面活性的陰離子的一類表面活性劑叫做陰離子表面活性劑。 陰離子

8、表面活性劑按其親水基一般分為：羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸鹽型和磷酸鹽型。其中磺酸鹽型產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣，其次是硫酸鹽型。 在水中能離解出具有表面活性的陽(yáng)離子的一類表面活性劑叫陽(yáng)離子表面活性劑。 就其結(jié)構(gòu)而言，它至少含有一個(gè)長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷?，通常是由脂肪酸或石油化學(xué)品衍生而來(lái)的。大多數(shù)商品的表面活性劑都是由復(fù)雜的混合物組成。陽(yáng)離子表面活性劑按其結(jié)構(gòu)可分為開(kāi)鏈脂肪胺鹽，親油基通過(guò)中間鍵與N相連的胺鹽，最重要的是季胺鹽。 在水中不離解成離子狀態(tài)，表面活性由中性分子體現(xiàn)的表面活性劑叫非離子表面活性劑。 非離子表面活性劑按其親水基的結(jié)構(gòu)不同，可分為聚氧乙烯型非離子表面活性劑、多元醇型非離子表面活性劑、烷

9、基醇胺型非離子表面活性劑、聚醚型及氧化胺型非離子表面活性劑。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，環(huán)氧乙烷供應(yīng)量增加，聚氧乙烯型非離子表面活性劑得到迅速發(fā)展，成為非離子表面活性劑中產(chǎn)量最大、品種最多、應(yīng)用最廣的一族。 2．根據(jù)結(jié)構(gòu)分類： （1）表面活性劑類抗靜電劑 表面活性劑是一類能夠吸附在相界面上，從而能大大降低兩相界面之間表面能（表面張力或界面張力）的分子。表面活性劑分子一般是一端帶有一個(gè)或者多個(gè)極性基團(tuán)的碳?xì)浠衔?。根?jù)抗靜電劑分子中的親水基能否電離，可以分為離子型和非離子型。如果親水基電離后帶負(fù)電荷即為陰離子型，反之則為陽(yáng)離子型。如果抗靜電劑分子中具有兩個(gè)以上的親水基，而電離后又分別帶有正負(fù)不同

10、電荷時(shí)，則為兩性型抗靜電劑。含羥基、醚鍵、酯鍵等抗靜電劑不電離，所以被稱為非離子型抗靜電劑。 （2）高分子型抗靜電劑 它是一種分子內(nèi)含有聚環(huán)氧乙烷、聚季銨鹽結(jié)構(gòu)等導(dǎo)電性單元的高分子聚合物，不同于傳統(tǒng)的表面活性劑類抗靜電劑，因?yàn)橛H水性高分子聚合物與基礎(chǔ)樹(shù)脂不兼容，普通共混方法不可能得到滿意結(jié)果。因此，利用聚合物合金化技術(shù)是保證改性制品具有優(yōu)異抗靜電性、耐熱性、抗沖擊技術(shù)的關(guān)鍵。由于親水性高分子聚合物與基礎(chǔ)樹(shù)脂之間以合金形式共混，均勻而細(xì)微地分散成線狀或網(wǎng)狀“導(dǎo)電通道”。 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

11、。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。 主要特點(diǎn)如下：具有持久的抗靜電效果；不受摩擦、洗滌等應(yīng)用條件的影響；對(duì)空氣的相對(duì)濕度依賴性??；帶電壓低，且衰減速度快；熱穩(wěn)定性好，不影響制品的耐熱性；適用的樹(shù)脂面較廣等優(yōu)點(diǎn)。 高分子型抗靜電劑的主要品種有：聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產(chǎn)廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學(xué)工業(yè)、第一工業(yè)制藥，瑞士的汽巴精化、科萊恩，美國(guó)的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍，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

12、完善，也制約著它的應(yīng)用。 三．抗靜電劑的選擇和用量： 熱塑性塑料的加工主要采用復(fù)合型抗靜電劑。抗靜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。幾類最重要的常用內(nèi)添加型抗靜電劑及常用用量見(jiàn)表1。 表1幾種添加型抗靜電劑的用量 聚合物 主要抗靜電劑 典型使用濃度（%） LDPE/LLDPE 乙氧基烷基胺 0.05―0.15 脂肪酸脂 1.00―2.00 LDPE 乙氧基烷基胺 0.10―0.20 脂肪酸脂 1.00―2.00 PP 乙氧基烷基胺 0.10―0.20 脂肪酸脂

13、 1.00―2.00 硬PVC 烷基磺酸鹽 0.50―2.00 增塑PVC 脂肪酸脂 0.50―2.00 烷基磺酸鹽 0.50―1.50 PS 乙氧基烷基胺 0.50―1.00 烷基磺酸鹽 1.50―2.00 脂肪酸脂 1.00―2.00 ABS 乙氧基烷基胺 0.50―1.00 烷基磺酸鹽 1.00―2.00 塑料加工過(guò)程中，抗靜電劑必須承受160~300℃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

14、烴時(shí)，正確選擇PVC的熱穩(wěn)定劑非常重要。它們之間可能發(fā)生反應(yīng)，例如，鉛、鋇/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。 抗靜電劑的添加量要根據(jù)抗靜電劑本身的品質(zhì)、樹(shù)脂種類、加工條件、制品形態(tài)以及對(duì)制品抗靜電效果要求的程度來(lái)確定。添加量一般為0。3%-3%就可以得到較好的抗靜電

15、效果，抗靜電功能母料可以將抗靜電劑和其他的助劑的添加量增大到10-100倍左右，即為3%-30%左右。 四．我司抗靜電劑相關(guān)產(chǎn)品簡(jiǎn)介： 1. 抗靜電劑AM:熔點(diǎn)40℃-50℃,屬于酯+胺復(fù)配型,缺點(diǎn),顏色容易變黃.加工過(guò)程螺桿易打滑。評(píng)估選用抗靜電劑產(chǎn)品時(shí)候主要是看1）靜電性能 2）加工是否順利 3）對(duì)成品其他性能方面的影響。 AM在有填充料體系中加工，要適當(dāng)提高抗靜電劑添加比例。 如果是用AM做成的抗靜電母料，推薦使用在新料當(dāng)中。 2. 抗靜電劑AV-400（乙氧基化胺）：液體狀態(tài) 適用于PP、PE做母料的產(chǎn)品體系。AV-400產(chǎn)品可以應(yīng)用于除PC、PVC以外的所有塑料制品，抗靜電性

16、能一般，極性一般。 3. 抗靜電劑129（單甘酯）：分子式C21H42O4，相對(duì)分子量：358.0 分子結(jié)構(gòu)式： C16 60% 棕櫚油 C1840% 40℃-45℃ C16 40% 牛羊油 C1860% 45℃-50℃ 天然油脂 C1250% 椰子油 15℃以下變固態(tài) 長(zhǎng)鏈椰子油 PS（C12-C14）

17、 C1850% C2210% 芥酸酰胺 菜籽油 C1840% C1650% 4. 我司A8-95G顆粒產(chǎn)品，是山崳胺+EO 合成體系，熔點(diǎn)有所提高，約70℃-80℃。 A8-95產(chǎn)品主要應(yīng)用在BOPP抗靜電領(lǐng)域，為氫化牛脂胺聚氧乙烯醚類?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式： 5. 胺類抗靜電劑特性： 在相對(duì)濕度高時(shí)，容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，抗靜電效果比酯類要好。 l 陰陽(yáng)離子的搓和能力強(qiáng)。 l 非離子適合微量填充。缺點(diǎn)：1）添加量不易太高＜0.1%，

18、否則不符合FDA標(biāo)準(zhǔn)。熱穩(wěn)定性隨著添加量的增加變差 2）碰到酚類、紫外線吸收劑易變黃色。主要是因?yàn)椋? +CO2 叔胺結(jié)構(gòu) 叔胺鹽易變黃 其中AM高溫極易變黃就是因?yàn)樗前孵?fù)配物。酯類反映必須有酸值，其中脂肪酸單甘醇中會(huì)有些須脂肪酸殘留。 6. ASA-90(陰離子): 耐溫 300℃,RSO3M+ 特征:耐熱性好、抗靜電性好，與樹(shù)脂相容性差。 7. AVC、JS系列抗靜電劑產(chǎn)品屬于陽(yáng)離子體系，抗靜電性能好，缺點(diǎn)耐熱性差。 8. 非離子：AM、AV-400、A8-95（C16-C18適于聚烯烴）、129產(chǎn)品，抗靜電性一般，耐

19、熱性比較好，與樹(shù)脂相容性比較好。溫度40℃-50℃為界，在相對(duì)濕度高時(shí)，其靜電泄露作用的大小為：水層＞離子遷移＞質(zhì)子遷移 在相對(duì)濕度低時(shí)，水層(低分子)＜離子遷移（低濕度V-500）＜質(zhì)子遷移（永久型） 五．BOPP抗靜電產(chǎn)品知識(shí)： 1. BOPP薄膜的市場(chǎng) 分類：1)光膜 2)煙膜 3)電工膜 4)珠光膜等 生產(chǎn)線：德國(guó)布魯克納/日本三菱/法國(guó)DMT/日本制鋼所 CPP：?jiǎn)蜗?流延PP 對(duì)原料要求比較高，需要預(yù)處理，偏軟。 PP：球晶粗 BOPP：球晶小，較硬。 2. BOPP整個(gè)分布市場(chǎng)主要集中在華東和華南地區(qū)，（浙江、江蘇、廣東），其中主要生產(chǎn)商有：江蘇中達(dá)、佛塑、宏

20、銘新材料、浙江大東南、江蘇恒創(chuàng)、合肥金菱里克、寧波亞塑、浙江伊美、紹興富陵、海南現(xiàn)代、廣東揭陽(yáng)運(yùn)通、廣東德冠等廠家。其中廣東德冠共擠涂膠薄膜，知名度比較高。海南現(xiàn)代開(kāi)發(fā)出PVDC乳液技術(shù)，可以生產(chǎn)高阻隔性能煙膜。BOPP抗靜電劑目前國(guó)外廠家主要是阿克蘇諾貝爾的，國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有：北京化工研究院、廣州精細(xì)化工、臨安永盛化工、上虞佳華高分子材料。 CPP與BOPP相比，BOPP寬度要大，線速度高 可以達(dá)到550M/MIN。 淺網(wǎng)印刷薄膜、電工膜非常薄，一般在6微米左右。TI公司在阿曼分公司有生產(chǎn)寬8.7M BOPP薄膜，全球最寬，產(chǎn)能30完噸/年。BOPP具有良好的防潮阻濕、高透明性、低霧度、

21、高剛性。 3. BOPP抗粘連母料： l SIO2 3-5微米（PP樹(shù)脂） 一般采用分段喂料加工。 l 抗靜電母料 BOPP生產(chǎn)工藝一般橫向溫度在130℃-140℃ 縱向：160℃-180℃抗靜電母料在加工過(guò)程中，1段溫度不宜超過(guò)55℃（建議1區(qū)溫度關(guān)掉） 2段-9段：175-180℃左右。產(chǎn)能在200KG/小時(shí)，濃度10%-15%。配方大體：胺+酯+0.3%抗氧劑（215）其中215：1010（2）：168（1）復(fù)配物 美國(guó)雅寶抗氧劑，可以降低樹(shù)脂的氧化降解。 l 爽滑母料：油酸酰胺或芥酸酰胺，主要目的是降低摩擦系數(shù)。 4． 單甘酯（硬酯酸+甘油）評(píng)價(jià)單甘酯一般從產(chǎn)物和技

22、術(shù)指標(biāo)來(lái)判斷，如酸值、碘值、皂化值、硬酯酸含量等（95%以上）。C18的硬酯酸化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下： 目前市場(chǎng)上丹尼斯克的分子蒸餾單甘酯居多，其分子結(jié)構(gòu)式如下： 單酯的初期效果很好，主要體現(xiàn)在比胺遷移快，濕度依賴性比安要低。 5. 胺：脂肪胺聚氧乙基醚 (一)與環(huán)氧乙烷反應(yīng)（C2H4O分子量：44.05） (叔胺) (二)EO（聚氧乙基醚）分布 圖1 　工業(yè)脂肪胺聚氧乙基醚的1H NMR 譜 圖2 　工業(yè)脂肪胺聚氧乙基醚的13C NM

23、R 譜 l 經(jīng)過(guò)模型化合物的波譜研究,確定了脂肪胺聚氧乙基醚各個(gè)相應(yīng)基團(tuán)的譜帶歸屬。 l 通過(guò)1H NMR 譜圖的定量分析可以計(jì)算樣品的平均EO 數(shù)和叔胺含量。 （三）．A8-95抗靜電劑 (1）碳鏈分布 C16-C18 R ---(C16H33) (2)通過(guò)叔胺值來(lái)推斷碳鏈分布 叔胺值：160=56100／M=350.6 EO平均分布 M16*X+M18*X=M(平均分子量) C16MX=23% C18M18=77% （四）．復(fù)配 酯 初期效果較弱 胺：后期效果較強(qiáng) +＞＞ 生產(chǎn)終期但是 +容易變黃 原因： +

24、 +CO2 +H2O 冬天：酯：胺 5：7 夏天：酯：胺 5：5 酯多了薄膜會(huì)有噴霜現(xiàn)象，胺多了會(huì)發(fā)霧。 目前抗靜電母料濃度最高可以做到30%。 六．導(dǎo)電材料與抗靜電材料區(qū)別： 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，如下表（1）所示： 表（1） 導(dǎo)電材料和抗靜電材料的表面電阻率/Ω（23℃，RH50％） 導(dǎo)電材料 靜電消散材料 抗靜電材料 絕緣材料 ＜106 106~108 108~1012 ＞1012 ＜106 106~109 109~1012 ＞1012 ＜106 106~108 1

25、08~1013 ＞1013 目前就導(dǎo)電、抗靜電材料的分界線說(shuō)法不一，導(dǎo)電材料與靜電消散材料之間的界限為105或106Ω，靜電消散材料與抗靜電材料之間的界限為108或109Ω，抗靜電材料與絕緣材料之間的界限為1012或1013Ω。 七、影響抗靜電效果的因素 : 1．分子結(jié)構(gòu)和特征基團(tuán)性質(zhì)及添加量 抗靜電劑的效果首先取決于它作為表面活性劑的基本特性――表面活性。表面活性與分子中親水基種類、憎水基種類、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)

26、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。 在空氣濕度相同的情況下，親水性好的抗靜電劑會(huì)結(jié)合更多的水，使得聚合物表面吸附更多的水，離子電離的條件更充分，從而改善抗靜電效果。 通過(guò)質(zhì)子置換，也能發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。含有羥基或氨基的抗靜電劑，可以通過(guò)氫鍵連成鏈狀，在較低的濕度下也能起作用。(低濕度抗靜電劑) 添加型抗靜電劑效果決定于添加劑向塑料制品表面的遷移速率。當(dāng)塑料制品表面被一層連續(xù)的導(dǎo)電層覆蓋時(shí)，電荷的衰減才達(dá)到最佳。

27、抗靜電劑的分子量太高，不利于它向高聚物表面遷移；分子量太低，耐洗滌性和表面耐摩擦性不佳。通?？轨o電劑的分子量比高聚物分子量小得多。加入低分子量物質(zhì)可能會(huì)使高聚物材料的物理機(jī)械性能惡化。為了減少這種不良影響，抗靜電劑的一般添加量為0.3%~2.0%。抗靜電劑的添加量還視制品用途而異。 抗靜電劑與聚合物的相容性遵循極性相近相容原理。高分子材料都具有長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)，多屬非極性樹(shù)脂，有的具有極性端基，增強(qiáng)了極性?？轨o電劑同時(shí)具有憎水基（非極性）和親水基（極性）。一般憎水基碳鏈越長(zhǎng)，與聚合物的相容性越好。親水基若極性很強(qiáng)，則與聚合物的相容性不好；若極性較弱，則親水吸附性較差。相容性太好，抗靜電劑不易遷

28、出，達(dá)不到抗靜電效果；相容性不好，遷出太快，持效期太短，影響長(zhǎng)期使用。因此在設(shè)計(jì)和使用抗靜電劑時(shí)需要考慮上述因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選抗靜電劑的品種及最佳使用量。 2．基材樹(shù)脂 除表面活性劑的結(jié)構(gòu)和性能外，抗靜電性還與高聚物的結(jié)構(gòu)、玻璃化溫度、結(jié)晶性能、介電常數(shù)及表面性能等有關(guān)。表面性能中除表面形狀、多孔性等以外，最主要的是表面能或表面張力。 在選擇涂覆型抗靜電劑時(shí)，抗靜電劑的表面張力應(yīng)等于或小于被涂覆高聚物固體的臨界表面張力，才能得到良好的鋪展?jié)櫇窈驼掣叫Ч?。此外，基材?shù)脂的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和取向度（伸長(zhǎng)率）、密度、孔隙率對(duì)抗靜電效果也具有較大影響?？轨o電劑只能存在于高聚物的非晶

29、區(qū)域，并在其中活動(dòng)。聚合物分子鏈的規(guī)整性越好，越容易結(jié)晶；結(jié)晶度越大，密度越大，則非結(jié)晶區(qū)越小，抗靜電劑可活動(dòng)的區(qū)域越小，致使其向外遷出困難。 高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度會(huì)直接影響抗靜電劑分子向表面遷移。玻璃化溫度低的高聚物，在室溫下其鏈段能“自由”運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)鏈段周圍的抗靜電劑分子遷移至表面。玻璃化溫度高的高聚物，在室溫下鏈段處于“凍結(jié)”狀態(tài)，不利于抗靜電劑分子遷移。 3．其它添加劑的影響 高聚物材料加工時(shí)，往往要添加一些穩(wěn)定劑、顏料、增塑劑、潤(rùn)滑劑、分散劑或阻燃劑等助劑。這些添加劑與抗靜電劑的相互作用也會(huì)對(duì)抗靜電效果產(chǎn)生很大影響。例如陰離子型穩(wěn)定劑會(huì)與陽(yáng)離子型抗靜電劑形

30、成復(fù)合物，從而降低各自的效果。潤(rùn)滑劑通常能很快遷移到高聚物表面上，抑制了抗靜電劑的轉(zhuǎn)移。若潤(rùn)滑劑分子層覆蓋在抗靜電劑分子層上，會(huì)使抗靜電劑表面濃度降低，顯著影響抗靜電效果；有時(shí)由于潤(rùn)滑劑的影響，也會(huì)促進(jìn)抗靜電劑向表面轉(zhuǎn)移。增塑劑會(huì)增加大分子鏈間的距離，使分子運(yùn)動(dòng)更為容易，提高了高聚物的孔隙率，有利于抗靜電劑向制品表面遷移發(fā)揮抗靜電作用。有些增塑劑會(huì)降低高聚物的玻璃化溫度，也可使抗靜電劑的效果增大?？轨o電劑與各種添加劑的影響大小，事先很難預(yù)測(cè)，目前大多數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選用最合適的抗靜電劑和用量。 分散劑、穩(wěn)定劑及顏料等無(wú)機(jī)添加劑，一般都有較強(qiáng)的吸附能力，使抗靜電劑難以遷移到表面上，對(duì)抗靜電

31、劑的擴(kuò)散遷移具有反作用，抗靜電效果會(huì)變差。大多數(shù)無(wú)機(jī)添加劑都是細(xì)小的微粒，具有較大的表面積，易吸附抗靜電劑，使其不能有效地發(fā)揮抗靜電作用。顏料微粒則容易富集在抗靜電劑周圍，影響其向外擴(kuò)散。例如，相同抗靜電劑濃度的ABS中加入二氧化鈦后，抗靜電作用降低。不同無(wú)機(jī)填料的吸附性不同，對(duì)抗靜電效果發(fā)揮的影響也不一樣。 此外，高聚物組分中的彈性體也會(huì)使抗靜電劑的效能變差。例如在聚丙烯與橡膠的復(fù)合材料中，發(fā)現(xiàn)抗靜電劑富集在橡膠組分周圍，使其難于遷移到表面。 4．加工過(guò)程的影響 聚合物制品的加工方式最終會(huì)影響制品中高分子鏈的規(guī)整程度、結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)及有序化程度。若高聚物在熔融狀態(tài)下

32、成型后，立即在低于其玻璃化溫度的室溫下進(jìn)行冷卻，抗靜電劑就很難擴(kuò)散到制品表面，從而沒(méi)有足夠的抗靜電效果。若制品在高于玻璃化溫度的溫度下冷卻，由于大分子鏈段運(yùn)動(dòng)有助于抗靜電劑擴(kuò)散，這樣不僅制品能呈現(xiàn)出足夠抗靜電效果，而且即使用摩擦或水洗除去表面上的抗靜電劑，也能較迅速恢復(fù)其抗靜電效果。 5．環(huán)境的影響 添加型抗靜電劑發(fā)揮抗靜電效果大多是靠吸附水作為離子的電離場(chǎng)所來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電，因此空氣濕度的大小將對(duì)抗靜電效果產(chǎn)生較大的影響。下表(2)顯示了塑料的表面電阻率與環(huán)境相對(duì)濕度的關(guān)系。 表(2) 塑料的表面電阻率（ρs）與相對(duì)濕度（RH）的關(guān)系 原料名稱 表面電阻率，ρs/Ω R.

33、H． 30% R.H． 60% R.H． 90% 聚苯乙烯 ＞5×1016 ＞5×1016 ＞5×1016 聚乙烯 ＞5×1016 ＞5×1016 ＞3×1010 聚甲基丙烯酸甲酯 ＞5×1016 ＞5×1016 7×1015 乙基纖維素 ＞5×1016 ＞5×1016 3×1015 氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物 ＞5×1016 ＞3×1015 2×1011 尿素樹(shù)脂 ＞5×1016 ＞9×1014 2×1012 聚酰胺 ＞5×1016 1014 1013 三聚氰胺 ＞5×1015 1014 1013 酚醛樹(shù)脂 ＞7×1014

34、 ＞5×1014 2×1013 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肪酸多元醇酯（見(jiàn)表(3)）。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。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(3) 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 脂肪酸酯 應(yīng)用比例% 47.6 25.4 1.6 9.5 15.9 用于聚合物的抗靜電劑應(yīng)用比例 - PP HDPE LDPE/LLDPE 其它 PS

35、/ABS PVC 應(yīng)用比例% 11 13 20 5 39 12 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，這些材料一直用涂覆型抗靜電劑。 過(guò)去從美觀和衛(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、金屬離子）的塑料應(yīng)用越來(lái)越多，如采礦中用來(lái)包裝易爆物品、傳送帶、手術(shù)室以及化學(xué)

36、產(chǎn)品車間的地板。因此，表面活性劑類抗靜電劑能否突破108的表面電阻率的極限不僅對(duì)科研人員是一種極大的挑戰(zhàn)，對(duì)抗靜電材料的應(yīng)用也具有極其深遠(yuǎn)的影響。 抗靜電材料在電子芯片領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用也迅速增加。這些電子芯片的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，操作的額定電流很小，非常敏感。操作過(guò)程中的火花放電和來(lái)自電磁場(chǎng)的脈沖信號(hào)都會(huì)對(duì)其微小結(jié)構(gòu)部件造成損壞。今天的高科技技術(shù)可以將損壞降低到最小的程度，但是需要采取新的策略來(lái)保證敏感系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。因此不僅要了解需要防護(hù)的靜電荷，允許迅速放電所采取的措施，還要防止交流電場(chǎng)的傳播和相互作用。含有金屬離子的塑料表面涂層或高導(dǎo)電油漆以及具有低體積電阻的熱塑性塑料在這些領(lǐng)域都具

37、有廣泛的用途。 作為包裝材料，雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜有“包裝皇后”的美譽(yù)，具有防潮、機(jī)械強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、質(zhì)軟、無(wú)毒、無(wú)臭、使用范圍廣、印刷性能良好等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)自上世紀(jì)八十年代將BOPP用于包裝及電容介質(zhì)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，BOPP已成為包裝領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥。日用輕工、服裝、香煙等產(chǎn)品的包裝。同時(shí)BOPP電容薄膜在家電、電力行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。截止到2008年底，我國(guó)包裝用BOPP生產(chǎn)能力達(dá)250萬(wàn)噸，總產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的四成，已超過(guò)歐美，成為世界第一生產(chǎn)國(guó)，具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。抗靜電劑是BOPP薄膜助劑中需求量最大的品種之一。大多數(shù)用途的BOPP薄膜

38、的生產(chǎn)過(guò)程中都需要添加抗靜電母粒。抗靜電劑（母粒）的國(guó)產(chǎn)化工作正逐步深化。 八、結(jié)論 ： 隨著包裝行業(yè)的快速發(fā)展，塑料在包裝中比例的逐步增加，塑料用抗靜電劑的用量也會(huì)越來(lái)越大，抗靜電劑的應(yīng)用仍存在較大的空間?？轨o電劑是一種復(fù)配型產(chǎn)品，提高單一原料的質(zhì)量，強(qiáng)化復(fù)配后的抗靜電效果，是抗靜電劑提高品質(zhì)和擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域必須的環(huán)節(jié)。專用料是產(chǎn)品細(xì)化后的一種必然趨勢(shì)，結(jié)合市場(chǎng)，迅速切入專用料領(lǐng)域，是抗靜電劑生產(chǎn)廠家要關(guān)注的工作?？轨o電劑市場(chǎng)將是沿著低分子抗靜電劑、低濕度抗靜電劑、高分子永久型抗靜電劑方向發(fā)展。從產(chǎn)品特點(diǎn)、應(yīng)用性能、應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域等，均有大量的工作值得去開(kāi)展。抓住國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的機(jī)遇，提高產(chǎn)品檔次，從高檔產(chǎn)品上展開(kāi)與同行的競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)。 銷售部: 邱里勇 2009、12、26