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第十七章抗静电剂静电产生的原因两个不同的物体经摩擦、接触等机械作用，电荷就会通过接触界面移动，在一个物体上造成正电荷过剩，而在另一个物体上则是负电荷过剩，并在界面上形成双电荷层。当这两个物体分离后，就会在各个物体上分别产生静电，并在外部形成静电场静电的危害在医药上引尘、引菌医疗手术时引起电颤事故矿山、石油化工上引起火灾、爆炸在电子工业中破坏集成电路在纺织上引起纤维聚集防止静电的方法要解决材料带电问题有两种方式：抑制静电荷的产生促进电荷的泄漏主要方法：提高环境湿度对材料进行结构改性在材料加工过程中利用导电装置，或在制品中夹带导电性材料形成泄漏通道使用氧化剂和采用电晕放电处理制品表面在高分子材料中添加导电性填料使用抗静电剂，这是目前普遍采用的方法抗静电作用原理图17-1固体的电子结构和导电机理（能带模型）W—能量；—比电阻；ａ—导电带；ｃ—接收体；ｄ—供电体；ｖ—介频带E—电场强度；s—距离塑料带电表面的电荷纵向分布常见高分子聚合物带电性分类高分子化合物电阻率/Ω·cm－1分类高分子化合物电阻率/Ω·cm－11聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯ABS树脂聚碳酸酯1016～10201016～10201017～10191015～10191～4.8×10162.1×10163聚酰胺乙基纤维素聚酯1013～10141013～10141012～10144密胺树脂脲醛树脂环氧树脂醋酸纤维素硝酸纤维素酚醛树脂1012～10141012～1013108～10141010～10121010～1011109～10122聚偏二氯乙烯聚氯乙烯丙烯酸树脂聚氨基甲酸酯1014～1016（软）1014～1016（硬）1014～10151013～10155聚乙烯醇纤维素干酪素107～109107～109107～1093聚硅酮1013～1014电荷的传导及抗静电剂作用原理纤维防静电示意图抗静电剂分子在聚合物表面吸附示意图抗静电剂所谓抗静电剂是指涂敷于材料表面或掺和在材料内部，以防止或减轻静电积累的一类化学助剂抗静电剂的分类种类结构主要成分适用树脂阳离子型季胺盐亲油基单烷基、二烷基对离子卤素、硝酸、有机酸PVC阴离子型磷酸盐磺酸盐亲油基脂肪酸、聚氧化乙烯附加物亲油基烷基、烷基苯PS、PE、PP、PVC非离子型脂肪酸多元醇酯聚氧化乙烯附加物亲油基单烷基、二烷基多元醇丙三醇、聚甘油、聚氧化乙烯、山梨糖醇、多元醇亲油基烷基胺、烷基酰胺亲水基聚氧化乙烯ABS、PE、PP、PVC两性型内胺盐丙胺酸盐阳离子基胺、烷基酰胺阳离子基碳酸、磺酸PS、ABS高分子型聚丙烯酸衍生物亲水基聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、季铵PE、PP各类抗静电剂的主要特征阳离子型：抗静电性能优良，但耐热性相对较差，而且对皮肤有害NRRRR[]X+-[RCONHC3H6N+(CH3)2C2H4OH]NO3-~CH2(CHCH2)NCONHRN+X-Y(CH2)3~阴离子型：耐热性和抗静电效果都比较好，但与树脂的相容性较差，并对产品的透明性有一定影响RSO3MROPOMOMO两性型：既能与阳离子型又能与阴离子型抗静电剂配合使用，抗静电效果类似于阳离子型，但耐热性能不如非离子型RN+CH3CH3CH2COO-RN+CH2CH2OHCH2CH2OHCH2COO-非离子型：相容性和耐热性能良好，对制品的物理性能无不良影响，但用量相对较大H(OCH2CH2)OHnRCHCH2OOBOOCHCH2R抗静电剂的使用技术主要有外涂和内加两种方式：外涂法是将抗静电剂通过刷涂、喷涂或浸涂等方法涂敷于制品表面内加法是将抗静电剂在配料时加入到材料中去，使其均匀分散在整个聚合物内高分子型永久抗静电剂特征：不影响聚合物材料本身的耐热性和力学性能，适用面广，且在基体聚合物中具有较好的分散效果常用永久性抗静电剂聚氧化乙烯（PEO）的共聚物聚乙二醇/甲基丙烯酸共聚物聚乙二醇体系聚酰胺或聚酯酰胺环氧乙烷/环氧丙烷共聚物含季胺盐基团的甲基丙烯酸酯类共聚物新型高分子抗静电剂日本旭化成工业公司ABS系与HIPS系永久性抗静电聚合物Goodrich公司研制的永久性抗静电母料STAT－RITEC－2300日本三洋化成工业公司开发的以聚醚为主的特殊嵌段共聚物抗静电剂的应用塑料领域纤维领域抗静电剂的性能要求抗静电性高且持久耐热性好，能经受树脂的高温不影响材料的物理机械性能与材料相容性适宜与其它助剂同时使用时不相抵抗毒性小成本低影响塑料用抗静电剂效果的因素与塑料的相容性抗静电剂与塑料要有适度的相容性。抗静电剂的极性、分子结构和结晶状况是影响相容性的主要因素。抗静电剂的表面浓度聚苯乙烯表面的抗静电剂浓度/（mg/cm2）Rs/Ω0.01×10－20.08×10－20.50×10－21.00×10－22.00×10－28.0×10168.0×10162.6×10125.0×10104.0×108环境湿度图17-5相对湿度对抗静电效果的影响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单月桂酸酯(n=12)；4-月桂基聚氧乙烯胺(=15);5-月桂基三甲基氯化铵；6-月桂基甜菜碱图17-11用结构不同的抗静电剂按织物重量的0.5％吸附于各种纤维上干燥后在相对湿度40％下放置24h后的表面电阻表面电阻R0与相对湿度RH的关系（聚烯烃）抗静电剂在纤维中的应用抗静电剂按织物重量的0.5％吸附于丙烯腈纤维后，在相对湿度40%下放置24h后在该湿度下测得的表面电阻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单月桂酸酯(n=12)；4-月桂基聚氧乙烯胺(=15);5-月桂基三甲基氯化铵；6-月桂基甜菜碱用结构不同的抗静电剂按织物重量的0.5％吸附于各种纤维上干燥后在相对湿度40％下放置24h后的表面电阻聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分子式：分子量：1.5×104～3.0×104特点：性能优异，耐热性好用途：熔融纺丝制成纤维制品，或挤压拉伸成片基材料，或制作诸如轴承、齿轮等结构工程材料工业制法：对苯二甲酸二甲酯和乙二醇经两步酯交换反应进行缩聚而得[OCH2CH2OCCOO]nPET薄膜材料抗静电研究目前对PET材料抗静电剂的研究主要集中在聚乙二醇（PEG）的共混与共聚PEG具有良好的吸湿性，但其附着性差、易喷出，因此影响了抗静电性能用脂肪酸与聚乙二醇酯化后可以大大改善与树脂的相容性脂肪酸磺酸盐作为抗静电剂用于涤纶胶片中具有良好的抗静电效果美国肯里克石油化学公司开发的一种磺酸盐作为抗静电剂，其抗静电效果突出，耐热性很好，300℃高温下不分解这类抗静电剂的另一个优点是不起霜，使用量小，约为0.1％