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1、抗静电剂的应用和发展前景1 摘 要抗静电剂是添加在树脂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静电危害的一列化学添加剂。由于聚合物的体积电阻率一般高达 1010 1020 cm，易积蓄静电而发生危险，抗静电剂多系表面活性剂，可使塑料表面亲合水分，离子型表面活性剂还有导电作用。可将体积电阻高的高分子材料表面层电阻率降低到 1010 以下， 从而减轻高分子材料在加工和使用过程中的静电积累。 以免有静电积累引发火灾和爆炸事故。抗静电剂可以分为内部抗静电剂和外部抗静电剂。本文介绍了几种抗静电剂，阐述抗了静电剂的作用机理，并对抗静电剂的发展趋势作了进一步的猜想。关键词抗静电剂 ; 抗静电剂
2、P; 锦油 5 号 ; 聚乙二醇己二酸磷酸酯 ; 棉烷醇酰胺醚磷酸酯抗静电剂的应用和发展前景2 目 录1. 静电的危害 , 4 1.1 第一种危害 , 4 1.2 第二种危害 , 4 1.3 静电危害的实例 , 4 2. 抗静电剂的简介 , 5 2.1 抗静电剂的定义 , 5 2.2 抗静电剂的分类及作用机理 , 5 2.2.1 外部抗静电剂作用机理 , 5 2.2.1 内部抗静电剂作用机理 , 6 3抗静电剂的主要品种与特征 , 7 3.1 阴离子型抗静电剂 , 7 3.2 阳离子型抗静电剂 , 8 3.3 两性离子型抗静电剂 , 8 3.4 非离子型抗静电剂 , 9 4. 抗静电剂的应用
3、, 9 4.1 外部用抗静电剂的应用 , 9 4.2 内部用抗静电剂的应用 , 10 5. 几种抗静电剂的配方及生产工艺 , 11 5.1 抗静电剂 P, 11 5.2 锦油 5 号；表面活性剂 LJ-200 , 13 5.3 聚乙二醇己二酸磷酸酯 , 13 5.4 棉油基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磷酸酯 , 14 抗静电剂的应用和发展前景3 6. 抗静电剂的发展前景及趋势 , 15 致谢 , 16 参考文献 , 17抗静电剂的应用和发展前景4 1. 静电的危害1.1 第一种危害 , 来源于带电体的互相作用。在飞机机体与 空气、水气、灰尘等微粒摩擦时 会使飞机带电，如果不采取措施 ，将会严重干扰飞机
4、无线电设备 的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子 ；在印刷厂里，纸页之间的静电 会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带 来麻烦；在制药厂里。 由于静电吸引尘 埃，会使药品达不到标 准的纯度；在放电视时荧屏表面 的静电容易吸附灰尘和油污，形成一 层尘埃的薄膜，使图像的清晰程 度和亮度降低；就在混纺衣服上常见 而又不易拍掉的灰尘，也是静电 捣的鬼。1.2 第二种危害，因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚， 我们脱尼龙、毛料衣服时，会发 出火花和“叭叭”的响声，这对 人体基本无害。但在手术台上， 静电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害 医生和病人；在煤矿，则会引起 瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报
5、 废。1.3 静电危害的实例在二十世纪中期，随着工业生产的高速发展以及高分子材料的迅速推广应用。一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料、橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化 , 使得静电能积累到很高的程度 , 另一方面，静电敏感材料的生产和使用 , 如轻质油品 , 火药 , 固态电子器件等 , 工矿企业部门受静电的危害也越来越突出 , 静电危害造成了相当严重的后果和损失。曾使得造成电子工业年损失达上百亿美元，这还不包括潜在的损失。在航天工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行。在石化工业，美国从 1960 年到 1975 年由于静电引起的火灾爆炸事故达 116 起
6、。 1969 年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三抗静电剂的应用和发展前景5 艘 20 万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸以后， 引起了世界科学家对静电防护的关注。 我国近年来在石化企业曾发生 30 多起较大的静电事故 , 其中损失达百万元以上的有数起。例如上海某石化公司的 2000m3甲苯罐 , 山东某石化公司的胶渣罐 , 抚顺某石化公司的航煤罐等都因静电造成了严重火灾爆炸事故。二次世界大战后许多工业发达国家都建立了静电研究机构。科研人员研究的抗静电剂，则能很好地消除绝缘体内部的静电。2. 抗静电剂的简介2.1 抗静电剂的定义抗静电剂是添加在树脂中或涂附在塑料制品、合成纤维表
7、面的用以防止高分子材料静电危害的一列化学添加剂。由于聚合物的体积电阻率一般高达 1010 1020 cm，易积蓄静电而发生危险，抗静电剂多系表面活性剂，可使塑料表面亲合水分，离子型表面活性剂还有导电作用。可将体积电阻高的高分子材料表面层电阻率降低到 1010 以下， 从而减轻高分子材料在加工和使用过程中的静电积累。 以免有静电积累引发火灾和爆炸事故。静电积累的危害已经阻碍了生产顺利进行、影响制品使用价值的实现。2.2 抗静电剂的分类及作用机理抗静电剂按使用方法的的不同可分为：外部抗静电剂和内部抗静电剂两大类。2.2.1 外部抗静电剂作用机理外部抗静电剂作用机理：一般以水、醇或其他有机溶剂溶剂作
8、为作为溶剂和分散剂使用。当抗静电剂溶液浸渍高聚物材料时，抗静电剂（一般为表面活性剂）的亲油部分牢固的附着在材料表面，二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。抗静电剂的应用和发展前景6 外部抗静电剂在使用时通常配成 0.5% 2.0%浓度的溶液，然后用涂布、喷雾、浸渍等方法使它附在塑料、纤维表面。耐久性差，所以就叫“暂时性抗静电剂”。所以应该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面活性剂通常可将其涂布于塑料、纤维表面，或以单体的形式涂布在塑料、纤维表面，再加以热处理，使之聚合而形成附着曾，这样静电效果就可持久！2.2.1 内部
9、抗静电剂作用机理内部抗静电剂作用机理：在加工树脂中用来与之混合在进行成型加工的。作为表面活性剂，它在树脂中的分布是不均匀的。当抗静电剂的添加数量足够时，在树脂表面就形成一层稠密的排列，其亲水的极性基向着空气一侧形成导电层，表面浓度高于内部。当在加工时，是使用中由于外界的作用可以使树脂表面的抗静电剂分子缺损，抗静电性能随之下降；而与此同时，潜伏在树脂内部的抗静电剂会不断地渗出到表层，向表面迁移，补充缺损的抗静电剂分子导电层。另外，抗静电剂的迁移性与树脂的相容性有密切的关系，相容性小的抗静电剂，迁移速度大。如果抗静电剂与树脂不相容， 则抗静电剂很快从树脂内部渗出， 反而会使制品表面性质恶化，结果严
10、重损坏制品的表面性质， 所以抗静电剂与树脂应当有适度的相容性。图（ 1）静止时抗静电剂微观图静止时，抗静电剂分子在其中分布是不均匀的，表面浓度高于内部。抗静电剂的应用和发展前景7 图（ 2）工作时抗静电剂微观图工作时，表面的抗静电剂分子缺损，潜伏在树脂内部的抗静电剂会不断地渗出到表层，向表面迁移，补充缺损的抗静电剂分子导电层。3抗静电剂的主要品种与特征大多数用于合成塑料和纤维的抗静电剂都是表面活性剂，品种很多，因此可以按表面活性剂的分类法来介绍。3.1 阴离子型抗静电剂阴离子型抗静电剂大多用于合成纤维生产和加工中。通常的羧酸盐、硫酸酯、碳酸盐效果不好，然而在硫酸酯中，烷基（芳基）聚氧乙烯醚的硫
11、酸酯钠盐是一种性质优良的防静电剂。防静电的效果最好的品种要算是磷酸酯衍生物，用于纤维中，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。主要品种为单烷基磷酸酯盐和二烷基磷酸酯盐抗静电剂的应用和发展前景8 代表性品种如二月桂基磷酸酯钠盐：3.2 阳离子型抗静电剂主要包括各种铵盐、季铵盐等，其中季铵盐比较重要。阳离子抗静电剂对高分子材料的附着力强，作为外部抗静电剂使用性能优良；但季铵盐耐热性差，容易发生热分解，因而用作内部抗静电剂时必须要考虑到能经受树脂的高温加工（ 120 130）。具有代表性的季铵盐抗静电剂的品种如：硬脂酰胺丙基 - - 羟乙基 - 二甲基硝酸铵3.3 两性离子
12、型抗静电剂主要包括季胺内盐和烷基氨基酸等，在一定条件下可分别起到阳离子型和阴离子型抗静电剂的作用， 在一狭窄的 PH值范围内于等电点处形成内抗静电剂的应用和发展前景9 盐。他们可以互相伍使用，也就是说两性型抗静电剂可以既和阳离子型、也和阴离子型配伍。这类抗静电剂性能优良。季铵内盐如十二烷基 - 二甲基季铵乙内盐：此为良好的纤维用外部抗静电剂。3.4 非离子型抗静电剂非离子型抗静电剂不能像离子型那样，可以利用本身离子导电泄漏电荷，所以抗静电剂使用时需要较大的用量，这是缺点；但他热稳定性好，耐老化，因此被用来作塑料的内部抗静电剂使用，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等。其中
13、烷基酚的环氧乙烷加成物是目前国外使用量最大的塑料咏梅不抗静电剂，耐热性良好，也可作纤维的外部抗静电剂。常用的商品为烷基胺与 1 3mol 环氧乙烷的加成物，结构如下：其中 R为 C12 C18 烷基； P+Q=参加反应的环氧乙烷摩尔数。4. 抗静电剂的应用4.1 外部用抗静电剂的应用抗静电剂的应用和发展前景10 外部抗静电剂在使用时，一般要求溶液的浓度小一些为好，浓度高的溶液发粘也易吸尘。另外，为哦了是抗静电效果持久，常在溶液中添加适量对于聚合物有浸融作用的溶剂。塑料用的外部抗静电剂常使用附着力强、效果好的阳离子型和两性离子型的表面活性剂，很少使用阴离子型和非离子型的；而纤维用的外部抗静电剂则
14、采用阴阳离子和非离子都可以。一个理想的外部抗静电剂应满足以下基本要求：（ 1） 与树脂表面结合牢固，不逸散、耐摩擦；（ 2） 有可溶性或可分散的溶剂；（ 3） 抗静电效果好，在低温、低湿环境中也有效；（ 4） 手感好，不刺激皮肤，毒性低；（ 5） 不引起制品颜色变化；（ 6） 廉价。4.2 内部用抗静电剂的应用目前，纤维多用外部抗静电剂，而塑料制品则采用内部抗静电剂者较多。内部抗静电剂耐洗涤，耐磨，耐热，抗静电的效果比较持久，因而大量用以塑料加工中，其中聚乙烯与聚丙烯的用量最大，其次是苯乙烯类和氯乙烯树脂。虽然抗静电剂需要在有水分存在的情况下发挥最好的效果，但在塑料加工和成型的过程中往往不希望
15、有水存在，因此在加工成型前应尽可能除去抗静电剂的水分，并进行充分的干燥。抗静电剂的添加量一般在 0.3% 3%的范围，一般来说，在不同的情况下都有一个较适宜的数量，再多加并非有益。通常，聚乙烯和聚丙烯的适宜添加量为 0.5% 1%， 苯乙烯和 ABS树脂为 1.0% 2.0%， 原制品的添加量比一帮的制品稍多一些 （ 1.0% 3.0%） ， 薄膜制品可适当少加一些 （ 0.1%0.8%）。抗静电剂的应用和发展前景11 一个理想的内部抗静电剂应满足以下几个基本要求：（ 1） 相容性好，不发生喷霜；（ 2） 耐热性好，能耐树脂的高温加工；（ 3） 不损害树脂的其他性能；（ 4） 混炼容易，不给加工过程带来困难；（
