《《抗静电剂》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《抗静电剂》PPT课件.ppt（78页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第九章 抗静电剂9.1 概述9.2 抗静电剂的作用机理9.3 各种材料的抗静电方法及其影响因素9.4 抗静电剂的类型9.1 概述在日常生活中，静电危害是不可忽视的，涉及到纤维、弹性体、工程结构材料、表面涂布材料等聚合物材料，也涉及到使用这些材料的煤炭、计算机、集成电路等领域。静电荷积累现象，给高分子材料的应用带来很大的危害。轻则附尘沾污，降低制品的表观性能和使用价值；重则由于静电、放电、严重干扰仪器、仪表正常运行的精确性和灵敏度，甚至会引起某些可燃物体的燃烧和爆炸。普通合成材料按照表面电阻率来分，小于或等于105cm-1的，一般作为可导性材料；表面电阻率在1014cm-1以上的，一般作 为 绝
2、 缘 材 料；表 面 电 阻 率 在 105 109cm-1的材料能充分地逸散静电荷，而一般表面电阻率在1091014cm-1的，可视为抗静电材料。具有高阻抗的高分子材料，在实际应用中，由于静电荷积累会产生吸尘放电、加工困难等一系列问题。在纺织纤维加工过程中，因纤维与纤维、纤维与机器间的摩擦产生了静电。静电的存在，在纺丝时会引起丝束发散，难以卷绕，产生毛丝、断丝；烘干时出乱丝；切断时超长倍长纤维增多；在纺纱厂会出现棉卷分层不清，棉网不稳定，针织时出现断头等问题。由于静电的干扰，使合成纤维厂和纺织厂的劳动生产率下降，产品质量降低。因此，增加其抗静电性能非常重要。除聚合物材料的静电积累外，液体燃料
3、因静电而导致的事故也是很严重的。例如，因冲洗油罐、油轮引起静电爆炸、火灾在70年代之前时有发生；即使用海水冲洗油轮也带来严重的静电。1973年11月“Golar Patricia”油船(21.6万t)的爆炸沉没，就是静电带来的恶果。此外，在汽车、飞机加油、清洗油滤过程中，也会因静电导致火灾，特别在气候干燥地区，这个问题更加严重。在工业上采用抑制静电荷的产生和促进电荷的泄漏来解决材料的带电问题。有以下几种方法：提高材料加工环境和使用场所的湿度，有利于抑制电荷的产生和促进电荷的泄漏；对聚合物进行结构改性，引入极性化或离子化基团，提高导电性；在材料加工过程中利用导电装置或在制品中加入导电性材料；用用
4、氧氧化化剂剂或或采采用用电电晕晕放放电电处处理理制制品品表表面面，提提高高分子材料表面的导电性；高高分子材料表面的导电性；在在高高分分子子材材料料中中添添加加导导电电性性填填料料，如如炭炭黑黑、金属氧化物粉末或金属粉末；金属氧化物粉末或金属粉末；采采用用导导电电性性高高分分子子材材料料或或导导电电性性涂涂料料进进行行表表面预处理；面预处理；添添加加抗抗静静电电剂剂，提提高高高高分分子子材材料料的的极极性性或或吸吸湿性。湿性。其其中中湿湿气气对对材材料料的的表表面面电电阻阻(R Rs s)和和体体积积电电阻阻(R Rv v)影影响响甚甚大大，既既便便是是不不能能被被水水润润湿湿的的非非极极性性材
5、材料料表表面面，在在高高湿湿度度下下，其其表表面面也也容容易易粘粘附附一一层层不不纯的具有导电性的混合物，从而降低表面电阻。纯的具有导电性的混合物，从而降低表面电阻。对于聚合物的结构改性，主要是在聚合物分子中引入极性基团或离子化基团，如聚苯乙烯的磺化，磺酸基的引入能降低聚苯乙烯的固有电阻，也可以利用具有极性基的单体进行自聚或共聚来实现抗静电的目的。这种对聚合物进行结构改性的方法，是抗静电性的根本方法，但有很大的难度和一定的局限性。对制品成型后的表面处理方法虽然比较简单，但常受到制品形状和大小的限制，比较适用于合成纤维，而在聚合物内部掺入抗静电剂的方法适用于大多数的塑料和涂料；液体燃料中也是通过
6、添加有机化合物，提高其导电率，从而抑制静电产生的。这些添加在树脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纤维表面的用以防止高分子材料和液体燃料静电危害的一类化学添加剂统称为抗静电剂。外用抗静电剂：采用涂布、喷雾、浸渍等方法使它附在塑料、纤维表面，耐久性较差，所以又叫做暂时性抗静电剂。内用型抗静电剂(或混炼型抗静电剂)：在树脂加工过程中(或在单体聚合过程中)添加到树脂组成中的抗静电剂，因其有较好的耐久性，又称为永久性抗静电剂。比比较较实实用用的的抗抗静静电电剂剂在在化化学学结结构构上上有有极极性性基基团团和和非非极极性性基基团团，如如果果在在分分子子内内亲亲水水基基部部分分与与亲亲油油基基部部分分配配合合
7、适适宜宜的的话话，则则抗抗静静电电剂剂对对高高分分子子材材料料和液体燃料有良好的相容性。和液体燃料有良好的相容性。在在外外部部使使用用时时，它它们们的的亲亲油油基基就就容容易易吸吸附附在在高高分分子子材材料料的的表表面面，结结果果在在材材料料的的表表面面上上形形成成一一层层抗静电剂的分子层。抗静电剂的分子层。在在内内部部使使用用时时，同同样样在在材材料料表表面面也也有有一一个个抗抗静静电电剂剂分分子子层层，当当这这个个分分子子层层受受到到破破坏坏时时，材材料料内内部部的的抗抗静静电电剂剂又又可可以以渗渗透透到到材材料料的的表表面面上上来来，这这样，就会减少因摩擦产生的静电样，就会减少因摩擦产生
8、的静电 如果抗静电剂为非离子型时，则由于亲水基的吸湿作用，也可以使塑料或纤维中所含有的微量电解质有离子化的场所，从而间接地降低了表面电阻。总之，无论哪种情况，都可以使塑料或纤维表而变成导电层，这样，就会使因摩擦而产生的静电沿着导电层而迅速逸散，不再聚集生电。早早在在18931893年年RichterRichter就就建建议议在在干干洗洗的的洗洗涤涤汽汽油油中中添添加加镁镁皂皂以以减减少少静静电电火火灾灾。荷荷兰兰壳壳牌牌公公司司的的一一个个大大油油罐罐于于19541954年年混混油油后后爆爆炸炸，该该公公司司此此后后就就开开始始研研究究油油品品的的抗抗静静电电剂剂，19581958年年基基本本
9、研研制制成成功功，19621962年年在在加加拿拿大大空空军军中中试试用用，19641964年年加加拿拿大大将将抗抗静静电电剂剂列列入入其其航航空空燃燃料料规规格格，其其后后美美国国及及北北约约各各国国均均允允许许在在航航空燃料中加抗静电剂。空燃料中加抗静电剂。19711971年年前前苏苏联联用用硝硝化化油油与与硬硬脂脂酸酸的的混混合合物物作作为为抗抗静静电电剂剂。8080年年代代末末，前前苏苏联联对对油油酸酸镁镁，环环烷烷酸酸铬铬和和烷烷基基水水杨杨酸酸铬铬的的抗抗静静电电性性进进行行了了研研究究，用用1.2ppm1.2ppm二油酸铬丁二酮二茂铁消除汽油静电的试验。二油酸铬丁二酮二茂铁消除汽
10、油静电的试验。目前在塑料和纤维工业中使用的抗静电剂主要有五种基本类型：胺的衍生物，季铵盐，磷酸酯，硫酸酯以及聚乙二醇的衍生物，总计约有100个品种。此外，导电性能良好的炭黑、金属粉末、金属盐、金属氧化物等偶尔也作为塑料和纺织品的抗静电剂使用。美国是抗静电剂消费最多的国家，1990年达6200t；我国在1981年以后陆续公布和完善了各种防静电法规，如规定了塑料制品使用的最高电阻值。因此，促进了抗静电剂的发展。今后随着石油化工的发展和高分子材料应用的日益广泛，入们对抗静电剂的研究和生产必将更加重视，抗静电剂在塑料、纺织、电影胶片、石油加工等工业中的地位也将更加重要。静电的产生：当两种不同物质互相摩
11、擦时，在两种物质之间会发生电子移动，电子由一种物质表面转移到另一种物质的表面，于是前者失去电子而带阳电，后者得到电子而带阴电，这样，就产生了静电。根据实验结果，一些物质可以排成下列顺序：(阳电)玻璃毛发羊毛尼龙蚕丝木棉粘胶纤维纸麻硬质橡胶合成橡胶聚酯酸乙烯酯聚酯聚丙烯腈纤维聚氯乙烯聚乙烯聚四氟乙烯(阴电)。在上述排列中，任何两种物质进行摩擦时，总是排在前面的物质表面带阳电，排在后面的物质表面带阴电。大多数高分子材料都具有绝缘性，它们不导电，所以，当它们得到静电后就不易消失，这样，就容易产生下列问题。(1)由于静电的吸力和斥力作用而产生的问题 例如，在塑料薄膜加工时，由于产生静电吸力，使得薄膜粘
12、在机械上，不易脱离。又如，塑料制品由于静电吸力的关系，使它们吸尘而失去透明；电影胶片生产过程中由于静电而影响电影的清晰和唱片的音质。(2)触电 在一般情况下，静电不致于对人身造成直接的伤害，但也会发生触电现象。例如，在电影胶片的生产过程中，产生的静电压，有时会高达几千伏，使人很易触电，一般产生触电的静电压为8000V。(3)放电 静电放电自身的能量虽然很小，但危害却不少。当产生的静电压大于500V时，则能发生火花放电，如果这时环境中有易燃物质存在的话，则往往会导致重大的火灾和爆炸事故，如一些矿井爆炸起火事故，就是因塑料制品产生静电火花所致。静电的产生，不仅给人们生活带来诸多不适，而且对工业生产
13、的危害极大，因此必须注意克服。通常克服静电危害的方法有两个：一是靠机械装置的传导；二是通过静电剂的作用来消除。实际上，尤以应用抗静电剂的方法更为普遍。抗静电剂的品种很多，可以按化学结构和使用方法进行分类。抗静电剂中既有极性基团又有非极性基团。常用的极性基团有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的阴离子，胺盐、季铵盐的阳离子，以及-OH、-O-等。常用的非极性基团有：烷基、烷芳基等。抗静电剂的结构分类主要依据其极性基，一般分为阴离子型，阳离子型，非离子型和两性离子型四类；此外还有高分子型和复配型抗静电剂。按使用方法抗静电剂又可分为：外部涂层用与内部添加用两大类。按抗静电剂与材料的结合方式可分为：反应型和混入
14、型两大类。按抗静电剂的用途可分为：塑料加工用，纤维加工用，涂料用和油品用抗静电剂等。9.2 抗静电剂的作用机理1.1.静电的产生与积累静电的产生与积累不不同同物物质质的的分分子子，原原子子以以及及对对电电子子的的吸吸引引作作用用各各不不相相同同，两两种种不不同同物物质质的的表表而而互互相相接接触触，瞬瞬间间就就能能产产生生电电荷荷，很很小小的的静静电电荷荷，就就足足以以形形成成极极高高的静电压。的静电压。偶偶电电层层理理论论认认为为，处处于于平平衡衡状状态态的的原原子子中中的的正正负负电电荷荷，由由于于在在接接触触摩摩擦擦中中接接受受了了表表面面能能量量而而形形成成偶偶电电层层，脱脱离离摩摩擦
15、擦后后，失失去去电电子子的的一一方方带带正正电电，获获得得电电子子的的一一方方则则带带负负电电荷荷，但但正正负负带带电电量量是是相相同同的的，这这样样就就形形成成了了物物质质的的摩摩擦擦带带电电序序列列。如如下下表。表。排在上面的物质带正电，排在下面的物质带负电，在同序列中两种物质互相摩擦，其所处间距越远，摩擦带电量就越大，电压也越高。聚合物材料和烷烃结构的油品则由于分子中不含或极少含有极性基团或离子化基团而成为良好的绝缘材料，它一旦带上静电荷则很难消除。静电荷的积累既可发生在固/固界面上，也能发生在固/气、固/液相界面上。(1)纤维的静电现象 羊毛、尼龙、人造毛等具有酰胺键的纤维是倾向于带正
16、电，而聚酯，聚丙烯腈等倾向于带负电。这种纤维摩擦时的带电，是电荷在被摩擦的纤维之间移动而产生的。关 于 这 种 电 荷 移 动 Gonsalres、Mont-gomery等进行了详细的研究，若金属和纤维进行摩擦，根据纤维种类不同，电子可从金属到纤维或从纤维到金属发生移动而使纤维带电。(2)其他高分子材料的静电现象 高分子材料的带电主要是由于高分子材料的高表面电阻，致使所产生的静电荷一时很难泄漏，积累的静电荷越来越多而造成的，有些材料的摩擦带电压甚至高达几千伏，根据聚合物结构不同，所带静电积累程度也不同。涂料中使用的成膜物质如乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酯、聚氨基甲酸酯等，在特定的应用场合，需要进行
17、抗静电处理。(3)液体燃料的起电 石油产品在炼制和输送过程中会带进杂质如有机金属盐、氧化产物、沥青等，其浓度只要达到10-9g/L，就可以严重起电。油品在输送时混有水或气体，将使起电程度增大50倍。所以油品中含有水或水溶液经过泵送，或是油中的液滴沉降时，均能造成相当的静电起电，甚至造成火花。一 般 烃 在 空 气 中 的 体 积 浓 度 处 于0.7%8%范围内都是可燃的，而且在加油运输，起降过程中由于油成雾状分散，或贮存容器内温度剧烈变化，可燃物的爆炸浓度均可以大大加宽。在可燃的爆炸混合物中，火源或静电放电的能量超过0.25mJ，就能引燃这些混合物爆炸。这种0.25mJ的点火能是极小的能量，
18、不过是1g水加热610-3所需的热量而己。2 2静电的逸散静电的逸散(1)(1)电荷的表面传导电荷的表面传导 在在物物质质摩摩擦擦过过程程中中电电荷荷不不断断产产生生，同同时时也也不不断断中中和和，电电荷荷泄泄漏漏中中和和时时主主要要通通过过摩摩擦擦物物自自身身的的体体积积传传导导、表表面面传传导导以以及及向向空空气气中中辐辐射射等等三三个个途途径径，其其中表面传导是主要的。中表面传导是主要的。水水是是高高介介电电常常数数的的液液体体，纯纯水水的的介介电电常常数数为为81.581.5，与与干干燥燥的的塑塑料料和和纺纺织织品品相相比比具具有有很很高高的的导导电电性性，而而且且随随着着其其中中所所
19、溶溶解解的的离离子子的的存存在在，导导电电性性还还将将进进一一步步增增加加。因因此此如如果果在在高高分分子子材材料料表表面面附附着着一一层薄薄的连续相的水就能起到泄漏电荷的作用。层薄薄的连续相的水就能起到泄漏电荷的作用。抗静电剂的亲油基吸附在材料表面，而亲水基排列在材料空气界面，而形成一个单分子导电层。当抗静电剂为离子型化合物时，本身便具有离子导电作用。非离子型抗静电剂虽然不能直接影响导电性，但吸湿的结果，除利用了水的导电性外，还使得纤维中所含的微量电解质有了离子化的场所，从而间接地降低了表面电阻，加速了电荷的泄漏。(2)电荷的体积传导 一些导电化合物，如金属粉末、导电纤维、炭黑等，以微粒状分
20、散在聚合物材料中，可有效调节制品的抗静电性能。其作用机理是在电压作用下，间距小于1nm的导电粒子间形成导电通路，而在聚合物隔开的导电粒子之间，电子轨道跃迁也会产生导电作用。3抗静电剂的作用机理(1)外用抗静电剂的作用机理 外部抗静电剂一般以水、醇或其他有机溶剂作为溶剂或分散剂使用。当用抗静电剂溶液浸渍高聚物材料时，抗静电剂的亲油部分牢固地附着在材料表面，而亲水部分则从空气中吸收水分，从而在材料表面形成薄薄的导电层，起到消除静电的作用。由于一般外用抗静电剂的效果不持久，在使用和贮存过程中抗静电性能会逐渐降低和消失，所以应设法采用单体分子中带有乙烯基等反应性基团的高分子电解质和高分子表面活性剂。通
21、常可将其或以单体、或以预聚物形式涂布塑料和纤维表面，再加以热处理，使之聚合而形成附着层，这样抗静电效果就可以持久。(2)(2)内用抗静电剂的作用机理内用抗静电剂的作用机理 内内用用抗抗静静电电剂剂是是在在树树脂脂加加工工中中与与之之混混和和再再进进行行成成型型加加工工，或或直直接接添添加加于于液液体体燃燃料料中中起起作作用用的的。内内用用抗抗静静电电剂剂在在树树脂脂中中的的分分布布是是不不均均匀匀的的，抗抗静静电电剂剂在在树树脂脂表表面面形形成成一一层层稠稠密密的的排排列列，其其亲亲水水的的极极性性基基向着空气一侧成为导电层，表面浓度高于内部。向着空气一侧成为导电层，表面浓度高于内部。但但当当
22、在在加加工工、使使用用中中，由由于于外外界界的的作作用用可可以以使使树树脂脂表表面面的的抗抗静静电电剂剂分分子子缺缺损损，抗抗静静电电性性能能随随之之下下降降；潜潜伏伏在在树树脂脂内内部部的的抗抗静静电电剂剂会会不不断断渗渗出出到到表表面面层，向表面迁移，补充缺损的抗静电剂分子导电层。层，向表面迁移，补充缺损的抗静电剂分子导电层。抗静电剂的迁移性与树脂的相容性有密切关系：如果抗静电剂与树脂的相容性不好，迁移速度大，就容易大量地渗析到表面，既影响制品的外观，也难以维持持久的抗静电效果。与树脂的相容性太好，则不容易渗析到表面，那么，因洗涤或磨损等原因造成的抗静电剂丧失就很难及时得到补充，也难以及时
23、恢复抗静电性能。用于液体燃料中的抗静电剂则是通过增加燃料的导电率而起到抗静电作用的。油品导电率愈低，电荷消散的时间愈长。如我国炼厂规定，在油罐混油之后须静置30min才能取样分析，其目的就是尽可能使油品中携带的电荷漏泄到较低水平，以确保安全。适用于液体燃料的抗静电剂可使油品导电率提高104107倍，并顺利地导走静电。9.3 各种材料的抗静电方法及其影响因素1 1塑料塑料(1)(1)塑料用抗静电剂的特点塑料用抗静电剂的特点塑塑料料带带静静电电所所引引起起的的主主要要障障碍碍首首先先是是在在塑塑料料表表面面吸吸附附尘尘埃埃等等，极极容容易易污污染染，尽尽管管可可以以擦擦去去，但但加加工工的的制制品
24、品却却给给人人以以脏脏污污的的感感觉觉，从从而而降降低低了了商商品价值。品价值。若若塑塑料料薄薄膜膜在在高高速速印印刷刷时时产产生生高高电电位位静静电电，会会使使周周围围空空气气中中的的气气体体离离子子化化，产产生生火火花花放放电电，对对燃点低的溶剂易引起燃烧、以至发生爆炸事故。燃点低的溶剂易引起燃烧、以至发生爆炸事故。为了防止这些故障的产生，在实际生产中常采用活性剂抗静电法。这种活性剂称之为塑料用抗静电剂。塑料用抗静电剂多为内用型或称混炼型。它们与塑料有适当的互溶性，既要能有一定的量渗出到表面，同时又要渗出到一定程度便会自行停止；此外，当因水洗使活性剂从表面被洗掉后，还能有一定量的活性剂再从
25、树脂内部渗出到塑料表面。理想的内用抗静电剂须满足下列基本要求：理想的内用抗静电剂须满足下列基本要求：耐热性好，能经受树脂加工过程的高温；耐热性好，能经受树脂加工过程的高温；与树脂兼容性好，不发生渗出现象；与树脂兼容性好，不发生渗出现象；不损害树脂的性能；不损害树脂的性能；混炼容易；混炼容易；能与其他助剂并用；能与其他助剂并用；用于薄膜、薄板时不发生粘着现象；用于薄膜、薄板时不发生粘着现象；不刺激皮肤、无毒；不刺激皮肤、无毒；价廉。价廉。外外用用型型或或称称表表面面涂涂附附型型抗抗静静电电剂剂是是将将塑塑料料表表面面浸浸入入含含抗抗静静电电剂剂的的水水溶溶液液，或或浸浸入入用用适适当当溶溶剂剂制
26、制成成的的溶溶液液中中，或或者者将将溶溶液液喷喷在在塑塑料料表表面面上上，或或者者把把溶溶液液涂涂在在塑塑料料表表面面上上，使使活活性性剂剂在在塑塑料料表表面面形形成极薄的涂膜。成极薄的涂膜。表表面面涂涂附附加加工工一一般般在在处处理理后后通通过过干干燥燥除除去去溶溶剂剂。除除去去熔熔剂剂的的方方法法除除了了利利用用室室温温自自然然干干燥燥外外，还还可可很很据据需需要要利利用用热热风风连连续续干干燥燥等等，这这种种处处理理方方法法抗抗静静电电的的持持久久性性低低。特特种种树树脂脂或或成成形形制制品品等等如如果果不不适适于于用用混混炼炼型型的的抗抗静静电电剂剂，一一般般采采用用表表面面涂涂附附型
27、型的抗静电剂。的抗静电剂。一个理想的外用型抗静电剂的基本要求为：可溶或可分散在溶剂中；与树脂表面结合牢周、耐磨、耐洗涤；有良好的抗静电效果，对环境的温度变化的适应性强；不会引起制品颜色的变化；手感好，无刺激，无毒；价廉。近年来，出现的一些新型高分子抗静电剂，用于塑料表面，具有不易逸散，耐磨和耐洗涤性好等特点，称之为“永久性”外部抗静电剂。(2)影响塑料用抗静电剂效果的因素 抗静电剂与塑料要有适度的相容性。影响相容性的因素主要有三。i极性抗静电剂与塑料极性之间应保持适当平衡。极性相近者相容；极性差别大的混合困难，还影响塑料表面质量及加工性。ii构成高聚物的分子结构在与分子结构有关的参数中，首光考
28、虑的是玻璃化温度(Tg)。在此温度以下，高聚物分子呈冻结状态，在此温度以上分子呈微布朗运动状态，加入其中的抗静电剂，借助于分子的链段运动向表面迁移，如在玻璃化温度较低的塑料聚乙烯，聚丙烯、软质聚氯乙烯中，抗静电剂容易向表面迁移。玻玻璃璃化化温温度度高高的的聚聚合合物物(如如PSPS、ABSABS树树脂脂、硬硬质质PVCPVC、PCPC、PETPET等等)，室室温温时时抗抗静静电电剂剂在在这这些些树树脂脂中中的的渗渗出出性性不不好好，在在成成型型加加工工时时，抗抗静静电电剂剂析析出出被被模模具具吸吸附附，又又从从模模具具表表面面向向制制品品表表面面转转移移，在在制制品品表表面面形形成成一一个个抗
29、抗静静电电剂剂层层。那那些些与与树树脂脂相相容容性性不不好好的的抗抗静静电电剂剂，在在热热加加工工时时尤尤其其会会以以这这种种方式转移到制品表面。方式转移到制品表面。玻玻璃璃化化温温度度较较高高的的聚聚合合物物表表面面的的抗抗静静电电剂剂，一一旦旦被被水水洗洗而而丧丧失失，一一般般需需要要进进行行热热处处理理，加加热热到到玻玻璃璃化化温温度度以以上上，使使聚聚合合物物分分子子运运动动加加剧剧，促促进进抗静电剂向表面迁移，才能恢复其抗静电效果。抗静电剂向表面迁移，才能恢复其抗静电效果。iii结晶状态内用型抗静电剂存在于高聚物的非结晶部分，借助于分子的链段运动向表面迁移。因高聚物的结晶状态不同，抗
30、静电剂的迁移速率也不一样。抗静电剂的表面浓度 抗静电剂在塑料制品的表面分布，必须达到一定浓度才能显示抗静电效果，该浓度称为临界浓度。各种抗静电剂的临界浓度依其本身组成和使用情况而异。其原因是仅依靠亲水基在空气中的取向所形成的单分子导电层，是不会有显著抗静电效果的。只有当抗静电剂分子在表面有10层以上时，才会由于亲水基的取向性而产生优良的抗静电效果。与其他添加剂之间的关系和表面处理与其他添加剂之间的关系和表面处理 复复配配得得当当与与否否是是抗抗静静电电效效果果发发挥挥的的关关键键。抗抗静静电电剂剂与与抗抗静静电电剂剂、或或抗抗静静电电剂剂与与其其他他添添加加剂剂复复配配后，可能呈现最佳的协同效
31、应。后，可能呈现最佳的协同效应。某某些些增增塑塑剂剂、润润滑滑剂剂、稳稳定定剂剂、颜颜料料、填填充充剂剂、阻阻燃燃剂剂等等会会影影响响抗抗静静电电效效果果。当当稳稳定定剂剂是是金金属属皂皂类类阴阴离离子子，抗抗静静电电剂剂是是阳阳离离子子时时，两两者者可可能能相相互互抵抵销销；与与润润滑滑剂剂并并用用(特特别别是是与与外外部部润润滑滑剂剂作作用用)，由由于于润润滑滑剂剂优优先先于于抗抗静静电电剂剂迁迁移移到到制制品品表表面面，所形成的润滑剂表面膜层影响了抗静电剂的析出。所形成的润滑剂表面膜层影响了抗静电剂的析出。无机填料对抗静电剂的吸附性、尤其是含卤阻燃剂与抗静电剂复合，可能出现反协同作用等，
32、在进行助剂复配时均应注意。另外，对塑料表面进行适当处理，如使表面部分氧化，可产生某种极性集团，它与抗静电剂相互作用往往有叠加效果，使抗静电效应得到充分发挥。环境湿度 以表面活性剂为主体的抗静电剂，尤以抗静电性与环境中空气湿度密切相关。湿度大则抗静电性能好，吸湿后抗静电剂能产生离子结构，塑料表面的导电性可大大增加。所以，抗静电剂与具有吸湿性的，能在水中电离的无机盐、有机盐、醇类等合用，往往能促进抗静电效果的发挥。相相对对湿湿度度(RH)(RH)与与抗抗静静电电剂剂作作用用效效果果有有密密切切关关系系，以以非非离离子子型型的的乙乙氧氧基基化化烷烷基基胺胺为为例例，在在相相对对湿湿度度为为15%15
33、%和和50%50%时时，表表面面电电阻阻可可相相差差101000101000倍倍，如如下图所示。下图所示。抗静电制品的加工方法不同时，抗静电剂的分散状态与迁移速度不同，效果也不同。对于不同的树脂，要想达到同样的抗静电效果，加入抗静电剂的量不同。防静电制品的防静电性能是否符合要求，应根据其产品特点和使用情况而定。常用的测试方法有测定表而电阻率和体积电阻率；测定试样的摩擦起电情况；测定试样的静电半衰期等。2纤维(1)纤维的抗静电方法 为了避免在纤维内聚集静电或将纤维内所产生的静电尽快疏散，可以在合成纤维的生产过程中引入某种导电组分，或选用某些亲水性单体进行接枝聚合的方法来提高其吸湿性，以消除所产生
34、的静电。另一种方法就是应用抗静电剂对织物进行整理。对纤维进行改性的抗静电方法是针对不同纤维，将聚烷基二醇、聚环氧烯烃、N-烷基胺与环氧乙烷加成物等亲水性物质引入纤维中。利用抗静电剂的方法是在纤维的纺织和应用过程中普遍采用的方法，使用的抗静电剂均为外用抗静电剂。外用抗静电剂在织物表面上的耐洗牢度不好，易被洗去，若用反应性化合物与纤维在高温下形成共价键结合，可提高抗静电剂的耐洗牢度。(2)(2)影响抗静电剂在纤维上应用效果的因素影响抗静电剂在纤维上应用效果的因素 抗静电剂浓度抗静电剂浓度纤维的类型纤维的类型 因因纤纤维维不不同同，每每种种抗抗静静电电剂剂的的应应用用效效果果有有所所差差别别，处处理
35、理合合成成纤纤维维，往往往往会会有有比比较较理理想想的的降降低低表表面电阻的效果。面电阻的效果。抗静电剂的结构抗静电剂的结构 不不同同种种类类的的活活性性剂剂的的抗抗静静电电效效果果是是因因各各自自不不同同的的结结构构而而有有差差别别，阳阳离离子子活活性性剂剂、两两性性活活性性剂剂效效果最好，其次是非离子活性剂、阴离子活性剂。果最好，其次是非离子活性剂、阴离子活性剂。研究纤维的静电已有许多方法，大致可分为两类：一是测定纤维表面电导率；二是测定纤维摩擦产生的电量。这两类方法，对于长丝、短纤维、布、地毯等各种形态的纤维都适用。3涂料在涂料中混入抗静电剂能够提高涂料的抗静电效果。在家电制品及汽车部件
36、的涂装应用中，使涂膜表面具有抗静电性是十分重要的。另外，电视机机壳面板(ABS树脂或聚碳酸酯)以及灯具(丙烯酸树脂)都可以采用抗静电涂料涂覆的办法，来达到持续防污的目的。涂料中使用的抗静电剂类型及其影响其抗静电效果的因素与塑料基本相同。4 4液体燃料液体燃料7070年年代代以以前前，世世界界各各地地因因油油罐罐、油油轮轮和和加加油油过过程程中中产产生生的的静静电电爆爆炸炸，火火灾灾事事故故屡屡有有发发生生，每每次次都都会会造造成成严严重重损损失失。为为此此，促促使使人人们们采采取取各各种种措措施加以预防，主要方法有：施加以预防，主要方法有：空空气气增增湿湿；用用放放射射源源照照射射发发生生静静
37、电电的的物物体体而而使使空空气气电电离离后后导导电电；在在装装可可燃燃液液体体的的罐罐内内充充氮氮或或采采用用浮浮顶顶油油罐罐；在在管管路路内内安安装装消消电电器器以以中中和和流流动动电电荷荷；降降低低油油品品流流速速，含含水水燃燃料料最最大大线线速速不不超超过过lmslms-1-1，无无水水燃燃料料最最大大线线速速不不超超过过7ms7ms-1-1；在可燃液体内加入抗静电剂以导走静电。在可燃液体内加入抗静电剂以导走静电。在液体燃料贮运过程中各个环节均可能发生静电，故采取的措施只能避免个别环节的静电，唯有加入抗静电剂才是比较安全的措施。适用于液体燃料中的抗静电剂为有机金属盐，见下表。可见，烷基取
38、代水杨酸铬具有较好的抗静电效果。若将两种以上金属盐配合使用可起到增效协合作用。两种金属盐的选择原则如下：一个组分必须是二价或高于二价的金属盐，如各种酸的镁盐、碱土金属盐及其他金属盐(Cu、Fe、Mn、Ni、Co、Cr、Th等)一价金属除锂以外均无效果，而有烷酸以取代的烷基水杨酸为最好；另一组分应该是一种电解质，能靠本身提供一定的导电率，通常0.1%的苯溶液的导电率至少应达到10000导电单位。9.4 抗静电剂的类型目目前前广广泛泛应应用用的的抗抗静静电电剂剂主主要要分分为为阳阳离离子子型型、阴离子型、非离子型、两性型、高分子型阴离子型、非离子型、两性型、高分子型五类。五类。1 1阳离子型抗静电
39、剂阳离子型抗静电剂(1)(1)季铵盐季铵盐 在在阳阳离离子子型型抗抗静静电电剂剂中中，季季铵铵盐盐是是最最常常用用的的一一类类。它它们们的的静静电电消消除除效效果果好好，同同时时具具有有很很大大的的吸吸附附力力，在在浓浓度度极极稀稀的的情情况况下下，也也能能充充分分地地发发挥挥其其良良好好的的效效果果，常常用用于于合合成成纤纤维维、聚聚酯酯、聚聚氯氯乙乙烯烯、聚乙烯醇薄膜及塑料制品等的抗静电剂。聚乙烯醇薄膜及塑料制品等的抗静电剂。缺点是耐热性不够好，容易发生热分解。缺点是耐热性不够好，容易发生热分解。(2)脂肪胺、胺盐及其衍生物 脂肪胺和胺盐及其衍生物，常用于合成纤维油剂的静电清除剂，录音材料
40、的抗静电剂，常见的有伯胺、仲胺和叔胺盐。(3)咪唑啉盐 咪唑啉类抗静电剂是带有一个长链烷基的咪唑啉化合物，抗静电效果好，适用于作塑料和唱片加工用的内部抗静电剂，典型化合物如：2.阴离子型抗静电剂(1)硫酸酯及其盐 硫酸酯及其盐通常用于合成纤维油剂的静电消除剂，典型化合物结构如下：(2)磷酸酯及磷酸酯盐 磷酸酯和磷酸酯盐用于合成纤维和塑料，静电消除效果很好。用作纤维抗静电剂时，它们以憎水基团面向纤维，亲水基团面向大气，因而具有优良的抗静电性能。主要品种有单烷基磷酸酯盐和二烷基磷酸酯盐。(3)烷基水杨酸盐 这类有机金属盐是用相应的水杨酸或3,5-二取代水杨酸与三价或四价可溶性金属盐及碱性化合物反应
41、制得，适合的金属有Fe、In、Ga、Al、Zr和Cr等，但应用最为广泛的是Cr络合物。3非离子型抗静电剂非离子型抗静电剂不能像离子型那样，可以利用本身的离子导电泄漏电荷，所以抗静电剂使用时需要较大的用量；但它热稳定性好，耐老化，因此被用来作塑料的内部抗静电剂及纤维外用抗静电剂使用。主要的品种有多元醇，多元醇酯，醇或烷基酚的环氧乙烷加成物，胺和酸胺的环氧乙烷加成物等。(1)(1)环氧乙烷加成物环氧乙烷加成物 环环氧氧乙乙烷烷加加成成物物用用作作抗抗静静电电剂剂，其其抗抗静静电电效效果果与与环环氧氧乙乙烷烷加加成成数数有有关关。这这类类扰扰静静电电剂剂具具有有静静电电消消除除效效果果良良好好，热热
42、稳稳定定性性优优良良等等特特点点，适适用用于于塑塑料和纤维。典型化合物包括：料和纤维。典型化合物包括：(2)多元醇酯 多元醇酯作为抗静电剂，适用于纺织油剂和塑料加工中，典型化合物结构为：4.两性型抗静电剂两性离子型抗静电剂主要包括季铵内盐，两性烷基咪唑啉盐和烷基氨基酸等。它们在一定条件下既可以起到阳离子型活性剂的作用，又可以起到阴离子型活性剂的作用，在一狭窄的pH值范围内于等电点处会形成内盐。两性离子型抗静电剂的最大特点在于它们既能与阴离子型抗静电剂配伍使用，也能与阳离子型抗静电剂配伍使用。与阳离子型抗静电剂一样，它们对高分子材料有较强的附着力，因而能发挥优良的抗静电性。在某些场合下其抗静电效
43、果优于阳离子型抗静电剂。(1)(1)季铵内盐季铵内盐 耐耐热热性性良良好好，除除了了作作塑塑料料内内部部抗抗静静电电剂剂使使用用外外，与与尼尼龙龙、腈腈纶纶、丙丙纶纶、涤涤纶纶等等相相容容性性良良好好，能能经经受受纺纺丝丝时时的的高高温温，抗抗静静电电性性能能优优良良，是是合合成成纤纤维维内部抗静电剂的主要品种之一。内部抗静电剂的主要品种之一。(2)两性烷基咪唑啉 两性咪唑啉的抗静电性优良，与多种树脂相容性良好，是聚丙烯、聚乙烯等优良的内部抗静电剂。若将其钠盐与二价金属，如钡，钙等的无机盐反应，可增加与聚合物材料的相容性。相应的钙盐能经受聚丙烯纺丝时的苛刻条件，作为丙纶的内部抗静电剂性能优良，
44、效果持久，实用性很强。(3)烷基氨基酸类 作为抗静电剂使用的烷基氨基酸类主要有三种类型：即烷基氨基乙酸型、烷基氨基丙酸型和烷基氨基二羧酸型。烷基氨基丙酸的金属盐或二乙醇胺盐可作为塑料的外部或内部抗静电剂在照像薄膜的生产中广泛使用。作为外部抗静电剂使用时，为了增加其水溶性，多使用碱性介质。烷基氨基二羧酸的金属盐或二乙醇胺盐主要作为塑料的内部抗静电剂使用。5高分子型抗静电剂耐久性好的外部抗静电剂则大都是高分子电解质或高分子表面活性剂，它们合成中采用一些特殊的单体，既含有活泼乙烯基，又含有一些可提供抗静电性的基团。在聚合或共聚后可用通常的方法进行涂布处理，或将单体、齐聚物等先涂布在塑料、合成纤维的表面上，然后经热处理得到具有抗静电性能的涂层。