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1 前言

    眾所周知，塑料具有較好的電絕緣性能，因而應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。但塑料表面的高電阻率往往使其容易產(chǎn)生靜電積累，從而引起吸塵 電擊或火花放電等不良現(xiàn)象，不利于塑料制品的加工和使用。如塑料薄膜加工過程中常因靜電而發(fā)生卷曲和粘附，電子計(jì)算機(jī)及其它電子產(chǎn)品因使用塑料殼體所帶來的靜電損害等等。輕則出現(xiàn)各種質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)還會引起燃燒或爆炸等惡性事故。因此，塑料的抗靜電問題已經(jīng)引起人們的高度重視。

能阻止靜電蓄積的物質(zhì)稱為抗靜電劑，抗靜電劑用于合成纖維，既能防止靜電的產(chǎn)生，又能使織物易于去污；用于燃料等油品，能提高油品的導(dǎo)電率，在高速泵輸送及過濾時(shí)防止因摩擦起電造成火災(zāi)；用于塑料，可以消除塑料的靜電，防止塑料吸附塵埃而影響制品的透明性和表面美觀，防止電影膠片吸塵而影響放映質(zhì)量；以及人在塑料地板上行走，因摩擦使人體帶電，使人在與其他物體接觸時(shí)遭電擊。

塑料的抗靜電處理方法很多，如機(jī)械法、濕度調(diào)節(jié)法和物理化學(xué)改性法等。由干前兩種方法受設(shè)備或環(huán)境條件的制約，因此目前普遍采用添加抗靜電劑的化學(xué)改性方法。即將抗靜電劑加入到樹脂中或涂于塑料表面，從而降低塑料制品的表面電阻率，減輕或消散塑料在加工和使用過程中的靜電積累。

理想的抗靜電劑應(yīng)具備如下條件：①抗靜電效能大而持久；②耐熱性好，在加工的高溫（120～300℃）下或反復(fù)進(jìn)行熱加工時(shí)不分解；③與塑料等的相容性適中，在混煉和熔融加工時(shí)可與樹脂良好的相容，成型后不會明顯噴霜析出，但抗靜電劑與樹脂還須有一定的不相容性，以保證當(dāng)表面的抗靜電劑分子層受到破壞時(shí)，內(nèi)部的抗靜電劑能夠及時(shí)析出，形成新的分子層，恢復(fù)防靜電效能；④不影響制品的加工性能（如熔點(diǎn)、粘度、溶解性等）和制品性能（如透明性、著色性、印刷性、熱合性和力學(xué)性能）；⑤與其他助劑的相容性好，無對抗效應(yīng)；⑥無臭、無味、對皮膚無刺激；⑦價(jià)格低廉。

2 抗靜電劑的種類及其特性

抗靜電劑的分類方法很多，常用的是按化學(xué)結(jié)構(gòu)和使用方法分類，按照化學(xué)結(jié)構(gòu)可將抗靜電劑分為陽離子型、陰離子型、兩性離子型和非離子型。按照抗靜電劑的使用方法可分為外涂型和內(nèi)加型兩種。外涂型抗靜電劑是通過刷涂、噴涂或浸涂等方法涂敷于制品表面，它們見效快，適用面廣，但容易因摩擦、洗滌而脫失。因此它們只能提供暫時(shí)的或短期的抗靜電效應(yīng)。內(nèi)加型抗靜電劑是在配料中加入的，使其均勻地分散在聚合物中，起到比較永久的抗靜電作用。它們耐摩擦，耐洗滌，效能持久，是使用的抗靜電劑。在外涂型和內(nèi)加型抗靜電劑之間，并無明顯界限，往往是一種化合物可兼做兩用。

    寧波賽弗克林新材料有限公司生產(chǎn)的塑料用抗靜電劑通常是一些表面活性劑，其基率特征是同一分子結(jié)構(gòu)中含有親水性和親油性兩種基團(tuán)。根據(jù)分子中親水性基團(tuán)能否電離，可分為離子型和非離子型。離子型中又可分為陽離子型、陰離子型和兩性離子型。表l列出了抗靜電劑的種類及其適用樹脂。

    其中，陽離子型抗靜電劑的抗靜電性能優(yōu)良，但耐熱性相對較差，而且對皮膚有害，因此一般用作外部涂敷型。陰離子型的耐熱性和抗靜電效果都比較好，但與樹脂的相容性較差 并對制品的透明性有影響。非離子型抗靜電劑的相容性和耐熱性能良好，對制品的物性無不良影響，但用量相對較大。兩性離子型的特點(diǎn)是既能與陽離子型又能與陰離子型抗靜電劑配合使用，抗靜電效果類似千陽離子型，但耐熱性能不如非離子型。高分子型目前尚未使用，國外一般用作外部涂敷型抗靜電劑。

3 抗靜電劑的使用技術(shù)與作用機(jī)理

3.1使用技術(shù)

    根據(jù)添加方式不同，塑料抗靜電劑的使用可分為外部涂敷法和內(nèi)部混煉法兩種。外部涂敷法即在塑料表面涂上一層抗靜電劑，從而使其起到表面抗靜電作用 具體步驟是先用水、乙醇或醋酸乙酯等溶劑將抗靜電劑配制成0.5～2.0 濃度的溶液．然后直接噴涂、浸漬或涂剝塑料表面，再經(jīng)室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。該法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，用量較少，并且不影響制品的成型加工性能。缺點(diǎn)是使用壽命較短．經(jīng)過水洗或摩擦后，抗靜電馀層容易脫落或消失，因此是一種暫時(shí)性的抗靜電處理方法 國外曾采用高分子型表面活性劑作為抗靜電涂層，在一定程度上改善了塑料抗靜電性能的持久性內(nèi)部混煉法則是將抗靜電劑與樹脂經(jīng)機(jī)械混合后再加工成型，抗靜電劑分子由塑料內(nèi)部向表面遷移，并在表面形成均勻的抗靜電層。若表面的抗靜電劑困水洗或擦落后，內(nèi)部抗靜電分子還可以移向表面，從而恢復(fù)其抗靜電性能，因此又稱為“永久性”抗靜電劑，這種技術(shù)目前已被采用。

3.2 作用機(jī)理

無論是外部涂敷法還是內(nèi)部混煉法，塑料用抗靜電劑的作用機(jī)理主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一是在塑料表面形成導(dǎo)電層，從而降低其表面電阻率，使已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷迅速泄漏；

二是賦予塑料表面具有一定的潤滑性，降低摩擦系數(shù)．從而抑制和減少靜電荷的產(chǎn)生。

    抗靜電劑的作用效果與降低塑料表面電阻率之間有著直接的關(guān)系。由于抗靜電劑中的親油性基團(tuán)與樹脂有較強(qiáng)的親和力，使其能滲透或擴(kuò)散到樹脂內(nèi)部；而親水性基團(tuán)則在塑料表面形成導(dǎo)電層，或通過氫鍵與空氣中的水分相結(jié)合，從而降低表面電阻率，加速靜電荷的泄隔。極性較強(qiáng)的抗靜電劑即使不吸附水分，也具有很好的導(dǎo)電性，因而具有持久的抗靜電性能。表面活性劑系抗靜電劑的親油性基團(tuán)和親水性基團(tuán)及其極性大小列于表2。

4 影響抗靜電效果的因素

    影響抗靜電劑使用效果的因素有很多，除了其本身的分子結(jié)構(gòu)外，還受塑料性能和環(huán)境條件等其它因素的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 抗靜電劑與塑料的相容性

    內(nèi)部混煉型抗靜電劑與塑料之問的相容性對塑料的抗靜電效果有直接影響。相容性太好，由于分子間引力使抗靜電劑分子遷移困難，增加用量又會影響到塑料的其它物性。相容性太差?？轨o電劑容易析出塑料表面，造成滲出過剩，這不僅影響制品的外觀和加工性能，而且縮短抗靜電的有效期限。因此，在實(shí)際使用過程中．要求選用的抗靜電劑與塑料之間具有適度的相容性，當(dāng)塑料表面的抗靜電劑被損耗完后，內(nèi)部的抗靜電分子又能及時(shí)滲出表面，從而恢復(fù)抗靜電性能。

采用外部涂敷法時(shí)，若兩者的相容性過好．則抗靜電劑分子容易向塑料內(nèi)部遷移．表面抗靜電劑的含量相應(yīng)減少，同樣會降低塑料的抗靜電作用效果。

抗靜電劑和Mc尼龍相容性對抗靜電劑分子向表面遷移有很大影響，相容性好，遷移性差，欲達(dá)到一定的表面濃度，必須增大添加量，應(yīng)對尼龍其它方面的性能不利。摩擦?xí)贡砻婵轨o電劑分子層缺損，導(dǎo)致抗靜電性下降，不利于實(shí)際應(yīng)用。反之，如果相容性太差，則短時(shí)間內(nèi)抗靜電劑就會從表面大量滲出，出現(xiàn)“發(fā)汗”或“結(jié)霜”現(xiàn)象，使制品表面有油膩感，一旦表面被摩擦或洗滌后，則很快會失去抗靜電能力。另外，抗靜電劑的遷移性還受聚合物形態(tài)的影響，尼龍為結(jié)晶聚合物，播混到聚合物中的抗靜劑分子應(yīng)該存在子無定形區(qū)域內(nèi)，呈分子分散狀態(tài)。

    Mc尼龍結(jié)晶度高，分子鏈排裂規(guī)整，不利于抗靜電劑遷移，抗靜電刺的添加量應(yīng)大一些?；撬猁}抗靜電劑與Mc尼龍有一定的相容性，同時(shí)遷移性適當(dāng)，能滿足抗靜電要求，長期放置不“結(jié)霜”，受摩擦后，仍會恢復(fù)抗靜電性。

4.2 塑料的玻璃化溫度

    塑料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的高低直接影響到抗靜電劑分子的遷移速度。當(dāng)Tg低于室溫時(shí)，由于鏈段分子的運(yùn)動，使內(nèi)部抗靜電劑分子容易向表面遷移。如PE和PP等塑料的抗靜電性能比較容易維持。對于Tg高于室溫的塑料，如PS、PVC、ABS等，由于在室溫條件下其鏈段分子已處于凍結(jié)狀態(tài)，抗靜電劑很難遷移到塑料表面。表3列出了不同Tg的塑料經(jīng)水洗后抗靜電性能的恢復(fù)情況。

4.3 塑料的結(jié)晶性

    通常，內(nèi)部混合型抗靜電劑分子存在于塑料的非結(jié)晶部分，并且處于微膠粒狀的混合狀態(tài)．因此塑料的結(jié)晶性對抗靜電劑分子的表面遷移也有很大影響．結(jié)晶度越高．表面遷移越困難，則抗靜電效果越差。塑料結(jié)晶性對抗靜電效果的影響見表4。

4.4 其它因素的影響

環(huán)境溫度越高，塑料鏈段分子的運(yùn)動越劇烈，有利于抗靜電劑向表面遷移，則抗靜電效果越好 空氣中的相對濕度越大．塑料的抗靜電性能也越好．因此，如果在塑料表面附有一薄層水相，便能起到泄漏靜電荷的作用此外，抗靜電劑與塑料中其它助劑之間的相互作用也會影響其抗靜電性能。如抗靜電劑與潤滑劑的同時(shí)加入，抗靜電劑與無機(jī)阻燃劑的復(fù)合使用等必須考慮它們之間的相互影響。