抗静电剂的研究

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1、永久型抗静电剂的研究进展摘要：介绍了高分子永久型抗静电剂的特点，作用机理和目前的应用概况。高分子永久型抗静电剂对空气的相对湿度依赖性小，抗静电效果持久，无诱导期，不受擦拭和洗涤等条件影响。高分子抗静电剂在基体树脂中形成网络结构，树脂中聚集的电荷通过形成的导电通路得以释放。关键词：永久型；抗静电剂；渗滤网络大多数高分子材料在生产和使用中易产生静电积累，从而造成静电吸尘、静电放电等不良现象。严重时可产生火花，引起火灾或爆炸。给工业生产和日常生活带来麻烦。据报道，美国仅1985年因静电引起的电子元件损失达5亿多美元。因此，对于具有抗静电功能的材料的研究已引起人们的重

2、视。随着抗静电剂日益广泛的应用，对抗静电剂的性能也提出了越来越高的要求，如合成纤维用抗静电剂要求有良好的通用性、耐久性和低毒等特点。本文叙述了永久型抗静电剂及其研究进展。1永久型抗静电剂的特点传统型抗静电剂是由小分子的表明活性剂组成，它含有亲水基团和亲油基团。由于它与树脂本身不完全相容，因此抗静电剂会从树脂内部迁移到树脂表面。传统型抗静电剂需要在一定的湿度条件下方可起作用，其亲水基团能促进塑料表面被水湿润，从而疏导静电荷，降低塑料的表面电阻率。只有当传统抗静电剂分子迁移到表面后才能起作用，塑料内部的抗静电剂分子不断地迁移至表面，直至完全消耗，因而其作用效果仅在

3、一定时间范围内有效。高分子永久型抗静电剂只能通过混炼的方法加入到基料中。它不是靠迁移至塑料表面，而是靠在塑料内部形成一个具有导电能力的渗滤网络，以此为通路解掉表面及本体内静电荷，降低电阻率。与传统抗静电剂相比，其抗静电效果持久，无诱导期，不受擦拭和洗涤等条件影响；因为它的导电性能不是靠水层来达到的，因而对空气的相对湿度依赖性小；制品的机械性能和耐热性能不受其影响，但添加量较大(一般为5％～20％)，价格偏高¨，2J。2高分子永久型抗静电剂的作用机理高分子永久型抗静电剂是近年来研究开发的一类新型抗静电剂，属亲水性聚合物。当其和高分子基体共混后，一方面由于其分子链

4、的运动能力较强，分子间便于质子移动，通过离子导电来传导和释放产生的静电荷；另一方面，抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。研究表明，高分子永久型抗静电剂主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布，构成导电性表层，而在中心部分几乎呈球状分布，形成所谓的“芯壳结构”，并以此为通路泄漏静电荷。因为高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果，不完全依赖表面吸水，所以受环境的湿度影响比较小[3，4

5、。这些亲水聚合物可以像导电离子一样在聚合物内部自由迁移，它们最大的优点就是由于具有较大的摩尔质量，因而不能轻易迁移到基体树脂的表面。要获得抗静电效果良好的聚合物

6、，在加工工程中必须采取一些特殊处理，在加工阶段，使高分子抗静电剂在基体树脂中形成网络结构，这样，树脂中聚集的电荷可以通过形成的导电通路得以释放。为了形成这种网络结构，加工时的温度应高于抗静电剂的熔点。从渗透理论可知，渗滤系统的形成主要依靠于填料的长径比。长径比越大渗透效果越差。与传统抗静电剂相比，这些亲水聚合物不仅能释放物体表面的电荷，还能释放物体内部的电荷，因此能同时降低物体的表面电阻和体积电阻L5j。3高分子永久型抗静电剂的应用表1是常用高分子永久型抗静电剂的种类及适用范围[6

7、。表l常用高分子永久型抗静电剂的种类及适用范围3。1聚醚型金玉顺等[7]通过含

8、金属盐的脂肪酸聚乙二醇酯(PM)与BHET的共缩聚反应，制备了大分子主链上含有金属盐的聚醚酯抗静电剂(既置M)。PEEM与常规PET切片共混纺丝制备的涤纶纤维具有优良的抗静电性能，且其抗静电性、耐洗涤性均优于添加不含金属盐的聚醚酯抗静电剂(PEE)的涤纶纤维，经沸水处理后仍能达到理想的抗静电效果。此种抗静电纤维在极端干燥(艘≤30％)条件下仍能具备优良的抗静电性能(如表2所示)。表2PEE和PEEM在规定条件下的抗静电效果(冗日=25％，15℃)田红艳等旧J选用聚醚酯(非离子)永久型抗静电剂MileaseT，通过后整理工艺赋予织物抗静电的功能，分别采用浸轧法和

9、高温高压法对涤纶织物进行了整理试验，并对其耐久性以及在不同相对湿度条件下的抗静电效果及其规律进行了较为深入的研究(如表3所示)。聚醚酯(非离子)永久型抗静电剂，并非表面活性剂，而是聚对苯二甲酸乙二酯和聚醚的嵌段共聚物。由于其中含有聚对苯二甲酸乙二酯组分，与涤纶具有相同的结构，在高温定型处理过程中，与聚酯大分子产生共晶作用，固着在涤纶纤维上，获得耐洗性效果。另一部分聚醚组分，属于亲水链段，可在涤纶纤维的表层形成亲水中心，由于吸水性大大增加，既可加速织物表面电荷的逸散速率，降低纤维表面电阻，又可以达到抗尘及易去污的作用。表3规定条件下MdeaseT的抗静电效果(2

10、0℃，碰，=45％)一般认为静电压小于