抗靜電劑概念 任何物體都帶有本身的靜電荷，這種電荷可以是負(fù)電荷也可以是正電荷，靜電荷的聚集使到生活或者工業(yè)生產(chǎn)受到影響甚至危害，將聚集的有害電荷導(dǎo)引/消除使其不對(duì)生產(chǎn)/生活造成不便或危害的化學(xué)品稱(chēng)為抗靜電劑。 英文：Antistatic agent, ASA 抗靜電劑結(jié)構(gòu)特征 抗靜電劑一般都具有表面活性劑的特征，結(jié)構(gòu)上極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)兼而有之。常用的極性基團(tuán)(即親水基)有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的陰離子，胺鹽、季銨鹽的陽(yáng)離子，以及-OH、-O-等基團(tuán)，常用的非極性基團(tuán)(即親油基或疏水基)有：烷基、烷芳基等，從而形成了纖維工業(yè)常用的五種基本類(lèi)型的ASA，即胺的衍生物，季銨鹽，硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。ASA 當(dāng)涂層用時(shí) ，疏水基團(tuán)吸附于材料表面，最外層形成一層ASA 的分子層; 當(dāng)采用共聚方法形成雙組分纖維時(shí)，外部的ASA 分子層受到破壞，內(nèi)部的ASA 便可以滲透到材料表面;材料表面有一個(gè)平滑的ASA 分子層，表面摩擦系數(shù)的降低使靜電產(chǎn)生幾率減少，但外用ASA 耐洗牢度不好，可考慮用反應(yīng)性化合物與纖維在高溫下形成共價(jià)鍵結(jié)合[11]。 外用ASA 一般以水、醇或其它有機(jī)溶劑作為溶劑或分散劑，進(jìn)行涂覆疏水基團(tuán)附著于材料表面，向外排列的親水基團(tuán)吸收環(huán)境中的微量水分，因?yàn)樗歉呓殡姵?shù)的液體而形成導(dǎo)電層，并且纖維中所含的微量電解質(zhì)也一定程度地降低表面電阻;用于織物的ASA 多為飽和長(zhǎng)碳鏈陽(yáng)離子表面活性劑，因纖維表面呈負(fù)電性而容易被吸附形成濕氣膜，這樣材料摩擦間隙的介電常數(shù)也明顯提高;如果ASA 為離子化合物時(shí)，本身便具有離子導(dǎo)電作用[12]。內(nèi)用ASA 在聚合物中分布是不均勻的，當(dāng)添加到一定數(shù)量時(shí)，復(fù)合材料的表面會(huì)形成一層親水基團(tuán)向外排列的膜，同時(shí)內(nèi)部的ASA 能向表面滲透以 抗靜電劑 抗靜電劑 補(bǔ)充膜層的缺損;因此ASA 與聚合物的相容程度便形成了矛盾的兩方面，相容性好會(huì)使向外表滲透速度放慢，難以及時(shí)補(bǔ)充表層ASA 損失，反之又會(huì)使材料過(guò)早地喪失抗靜電性能。 抗靜電劑分類(lèi) 根據(jù)使用方式的不同, 抗靜電劑可以分為外涂型和內(nèi)混型兩種。外涂型抗靜電劑是指涂在高分子材料表面所用的一類(lèi)抗靜電劑。一般用前先用水或乙醇等將其調(diào)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0、5 %～2、0 %的溶液 ,然后通過(guò)涂布、噴涂或浸漬等方法使之附著在高分子材料表面 , 再經(jīng)過(guò)室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。此種多為陽(yáng)離子型抗靜電劑 , 也有一些為兩性型和陰離子型抗靜電劑; 內(nèi)混型抗靜電劑是指在制品的加工過(guò)程中添加到樹(shù)脂內(nèi)的一類(lèi)抗靜電劑。常將樹(shù)脂和添加其質(zhì)量的0、3 %～3、0 %的抗靜電劑先機(jī)械混合后再加工成型。此種以非離子型和高分子永久型抗靜電劑為主 , 陰、陽(yáng)離子型在某些品種中也可以添加使用。各種抗靜電劑分子除可賦予高分子材料表面一定的潤(rùn)滑性、降低摩擦系數(shù)、抑制和減少靜電荷產(chǎn)生外 , 不同類(lèi)型的抗靜電劑不僅化學(xué)組成和使用方式不同 , 而且作用機(jī)理也不同。 根據(jù)用法的不同，表面活性抗靜電劑有兩種，即外用的和內(nèi)用的、外用的、或局部的抗靜電劑是通過(guò)噴撒、擦搽或浸漬而施于聚合物的表面。這種外用抗靜電劑雖然適用于多種聚合物，但它們的效力只是暫時(shí)的，事后與溶劑接觸或與它物磨擦很容易失掉。內(nèi)用抗靜電劑則是在聚合物加工過(guò)程中摻合于其中。這樣的表面活性抗靜電劑能夠補(bǔ)充因搬運(yùn)處理而被磨蝕的抗靜電功能。這種內(nèi)用抗靜電劑的作用有賴(lài)于噴霜。這里噴霜的意思是指加入于樹(shù)脂中的內(nèi)用抗靜電劑部分地向聚合物表面遷移的過(guò)程。因此，內(nèi)用抗靜電劑具有長(zhǎng)期的抗靜電保護(hù)作用。 表面活性抗靜電劑可分為陽(yáng)離子型的、陰離子型的和非離子型的。 陽(yáng)離子抗靜電劑 通常是些長(zhǎng)鏈的烷基季銨、磷或鏻鹽，以氯化物作平衡離子。它們?cè)跇O性基質(zhì)中，如硬質(zhì)聚氯乙烯和苯乙烯類(lèi)聚合物中效果很好，但對(duì)其熱穩(wěn)定性有不良影響。這類(lèi)抗靜電劑通常不得用于與食物接觸的物品中;而且抗靜電效果僅為乙氧基化胺類(lèi)之類(lèi)內(nèi)用抗靜電劑的1/5到1/10。 陰離子抗靜電劑 通常是些烷基磺酸、磷酸或二硫代氨基甲酸的堿金屬鹽，也是主要用于聚氯乙烯和苯乙烯類(lèi)樹(shù)脂中;它們?cè)诰巯N類(lèi)樹(shù)脂中的應(yīng)用效果與陽(yáng)離子抗靜電劑相似。在陰離子抗靜電劑中，烷基磺酸鈉已廣泛應(yīng)用于苯乙烯系樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯中。 非離子型抗靜劑 如乙氧基化脂肪族烷基胺代表著最大的一類(lèi)抗靜電劑。它們廣泛地應(yīng)用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和其他苯乙烯系聚合物中。生產(chǎn)銷(xiāo)售的有好幾種乙氧基化烷基胺，其區(qū)別在于烷基鏈的長(zhǎng)度和不飽和度的大小。乙氧基化烷基胺是很有效的抗靜電劑，即使是在相對(duì)濕度低的情況下亦然，而且長(zhǎng)期有效。這類(lèi)抗靜電劑已獲聯(lián)邦食品醫(yī)藥管理局批準(zhǔn)，應(yīng)用于與食品間接接觸的物品中，其他商業(yè)上有價(jià)值的非離子型抗靜電劑還有乙氧基化烷基酸胺，如乙氧基月桂酷胺，及甘油一硬脂酸酯(GMS)。乙氧基月桂酷胺適用于在濕度小的環(huán)境里使用的聚乙烯和聚丙烯，而且要求有速效長(zhǎng)效的抗靜電功能的場(chǎng)合。GMS類(lèi)抗靜電劑則只考慮用于加工過(guò)程中的靜電保護(hù)。盡管GMS向聚合物表面遷移的速度快，但它不能像乙氧基化烷基胺或乙氧基化烷基酸胺那樣發(fā)揮持久的抗靜電作用。 可以將高達(dá)75%的液體或低熔點(diǎn)的乙氧基化烷基肢和聚合物摻合制成濃縮母料，這些母料是自由流動(dòng)的小球狀產(chǎn)品，易于裝運(yùn)，而其混煉時(shí)易于分散。乙氧基化烷基胺母料的優(yōu)點(diǎn)可歸納如下： (1)分散性好，添加了預(yù)分散活性材料。 (2)裝運(yùn)性好，自由流動(dòng)的小球狀產(chǎn)品，易計(jì)量，易混合。 (3)加工性能好，在擠出機(jī)中少有螺桿打滑。 抗靜電劑工作原理 1、外涂型抗靜電劑的作用機(jī)理[1] 此類(lèi)抗靜電劑加到水里 , 抗靜電劑分子中的親水基就插入水里 , 而親油基就伸向空氣。當(dāng)用此溶液浸漬高分子材料時(shí) , 抗靜電劑分子中的親油基就會(huì)吸附于材料表面。浸漬完后干燥 , 脫出水分后的高分子材料表面上 , 抗靜電劑分子中的親水基都向著空氣一側(cè)排列 , 易吸收環(huán)境水分 , 或通過(guò)氫鍵與空氣中的水分相結(jié)合 , 形成一個(gè)單分子導(dǎo)電層 , 使產(chǎn)生的靜電荷迅速泄漏而達(dá)到抗靜電目的。 2、表面活性劑類(lèi)內(nèi)混型抗靜電劑的作用機(jī)理 在高分子材料成型過(guò)程中 , 如果其中含有足夠濃度的抗靜電劑 , 當(dāng)混合物處于熔融狀態(tài)時(shí) , 抗靜電劑分子就在樹(shù)脂與空氣或樹(shù)脂與金屬 (機(jī)械或模具) 的界面形成最稠密的取向排列 , 其中親油基伸向樹(shù)脂內(nèi)部 , 親水基伸向樹(shù)脂外部。待樹(shù)脂固化后 , 抗靜電劑分子上的親水基都朝向空氣一側(cè)排列 , 形成一個(gè)單分子導(dǎo)電層。在加工和使用中 , 經(jīng)過(guò)拉伸、摩擦和洗滌等會(huì)導(dǎo)致材料表面抗靜電劑分子層的缺損 , 抗靜電性能也隨之下降。但是不同于外涂敷型抗靜電劑 , 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后 , 材料內(nèi)部的抗靜電劑分子又會(huì)不斷向表面遷移 , 使缺損部位得以恢復(fù) , 重新顯示出抗靜電效果。由于以上兩種類(lèi)型抗靜電劑是通過(guò)吸收環(huán)境水分 , 降低材料表面電阻率達(dá)到抗靜電目的 , 所以對(duì)環(huán)境濕度的依賴(lài)性較大。顯然 , 環(huán)境濕度越高 , 抗靜電劑分子的吸水性就越強(qiáng) , 抗靜電性能就越顯著。 3、高分子永久型抗靜電劑的作用機(jī)理 高分子永久型抗靜電劑是近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的一類(lèi)新型抗靜電劑 , 屬親水性聚合物。當(dāng)其和高分子基體共混后 , 一方面由于其分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力較強(qiáng) , 分子間便于質(zhì)子移動(dòng) , 通過(guò)離子導(dǎo)電來(lái)傳導(dǎo)和釋放產(chǎn)生的靜電荷; 另一方面 , 抗靜電能力是通過(guò)其特殊的分散形態(tài)體現(xiàn)的。研究表明: 高分子永久型抗靜電劑主要是在制品表層呈微細(xì)的層狀或筋狀分布 , 構(gòu)成導(dǎo)電性表層 , 而在中心部分幾乎呈球狀分布 , 形成所謂的“芯殼結(jié)構(gòu)”, 并以此為通路泄漏靜電荷。因?yàn)楦叻肿佑谰眯涂轨o電劑是以降低材料體積電阻率來(lái)達(dá)到抗靜電效果 , 不完全依賴(lài)表面吸水 , 所以受環(huán)境的濕度影響比較小。 產(chǎn)品成份、特點(diǎn)] 外觀(guān)：白色粉狀物。 溶解性 ：不溶于水。 揮發(fā)性：(%)≤3。 熔點(diǎn)：50℃ 分解溫度：300 [產(chǎn)品用途] 本品主要應(yīng)用于PS、ABS材料，添加量2～3.5%,可使制品表面電阻達(dá)到108～10Ω.本品也可應(yīng)用于PE、PP、PVC、PC、PET等塑料制品，抗靜電效果顯著、持久. [使用方法] 根據(jù)加工條件、制品形態(tài)以及對(duì)抗靜電效果的要求程度，確定恰當(dāng)?shù)奶砑恿浚话阍谥破分刑砑颖酒?.5～3%則能達(dá)到優(yōu)良的抗靜電效果。本品可直接添加到樹(shù)脂中加工制品。預(yù)先制成抗靜電母料，再與空白樹(shù)脂混合加工制品，則均勻性更好，效果更佳 。 [包裝] 本品采用內(nèi)襯塑料袋，外用鈣塑箱包裝，每箱凈重25公斤 。 抗靜電劑注意事項(xiàng) 靜電利與弊的利用和防止靜電的危害很多，它的第一種危害來(lái)源于帶電體的互相作用。在飛機(jī)機(jī)體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦?xí)r會(huì)使飛機(jī)帶電，如果不采取措施，將會(huì)嚴(yán)重干擾飛機(jī)無(wú)線(xiàn)電設(shè)備的正常工作，使飛機(jī)變成聾子和瞎子;在印刷廠(chǎng)里，紙頁(yè)之間的靜電會(huì)使紙頁(yè)粘合在一起，難以分開(kāi)，給印刷帶來(lái)麻煩;在制藥廠(chǎng)里。 由于靜電吸引塵埃，會(huì)使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度;在放電視時(shí)熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污，形成一層塵埃的薄膜，使圖像的清晰程度和亮度降低;就在混紡衣服上常見(jiàn)而又不易拍掉的灰塵，也是靜電搗的鬼。 靜電的第二大危害，是有可能因靜電火花點(diǎn)燃某些易燃物體而發(fā)生爆炸。漆黑的夜晚，我們脫尼龍、毛料衣服時(shí)，會(huì)發(fā)出火花和“叭叭”的響聲，這對(duì)人體基本無(wú)害。但在手術(shù)臺(tái)上，靜電火花會(huì)引起麻醉劑的爆炸，傷害醫(yī)生和病人;在煤礦，則會(huì)引起瓦斯爆炸，會(huì)導(dǎo)致工人死傷，礦井報(bào)廢。 在二十世紀(jì)中期，隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展以及高分子材料的迅速推廣應(yīng)用, 一方面，一些電阻率很高的高分子材料如塑料、橡膠等的制品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程的高速化, 使得靜電能積累到很高的程度, 另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用, 如輕質(zhì)油品, 火藥, 固態(tài)電子器件等, 工礦企業(yè)部門(mén)受靜電的危害也越來(lái)越突出, 靜電危害造成了相當(dāng)嚴(yán)重的后果和損失。曾使得造成電子工業(yè)年損失達(dá)上百億美元，這還不包括潛在的損失。在航天工業(yè)，靜電放電造成火箭和衛(wèi)星發(fā)射失敗，干擾航天飛行器的運(yùn)行。在石化工業(yè)，美國(guó)從1960年到1975年由于靜電引起的火災(zāi)爆炸事故達(dá)116起。1969年底在不到一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)荷蘭、挪威、英國(guó)三艘20萬(wàn)噸超級(jí)油輪洗艙時(shí)產(chǎn)生的靜電引起相繼發(fā)生爆炸以后，引起了世界科學(xué)家對(duì)靜電防護(hù)的關(guān)注。我國(guó)近年來(lái)在石化企業(yè)曾發(fā)生30多起較大的靜電事故, 其中損失達(dá)百萬(wàn)元以上的有數(shù)起。例如上海某石化公司的2000m3甲苯罐, 山東某石化公司的膠渣罐, 撫順某石化公司的航煤罐等都因靜電造成了嚴(yán)重火災(zāi)爆炸事故。二次世界大戰(zhàn)后許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都建立了靜電研究機(jī)構(gòu)。 靜電危害起因于靜電力和靜電火花，靜電危害中最嚴(yán)重的靜電放電引起可燃物的起火和爆炸。人們常說(shuō)，防患于未然，防止產(chǎn)生靜電的措施一般都是，改造起電強(qiáng)烈的工藝環(huán)節(jié)，采用起電較少的設(shè)備材料等。最簡(jiǎn)單又最可靠的辦法是用導(dǎo)線(xiàn)把設(shè)備接地，這樣可以把電荷引人大地，避免靜電積累。細(xì)心的乘客大概會(huì)發(fā)現(xiàn);在飛機(jī)的兩側(cè)翼尖及飛機(jī)的尾部都裝有放電刷，飛機(jī)著陸時(shí)，為了防止乘客下飛時(shí)被電擊，飛機(jī)起落架上大都使用特制的接地輪胎或接地線(xiàn); 以泄放掉飛機(jī)在空中所產(chǎn)生的靜電荷。我們還經(jīng)常看到油罐車(chē)的尾部拖一條鐵鏈，這就是車(chē)的接地線(xiàn)。適當(dāng)增加工作環(huán)境的濕度，讓電荷隨時(shí)放出，也可以有效地消除靜電。潮濕的天氣里不容易做好靜電試驗(yàn)，就是這個(gè)道理?？蒲腥藛T研究的抗靜電劑，則能很好地消除絕緣體內(nèi)部的靜電。 然而，任何事物都有兩面性,對(duì)于靜電,只要摸透了它的脾氣，揚(yáng)長(zhǎng)避短，也能讓它為人類(lèi)服務(wù)。比如， 靜電印花、靜電噴涂、靜電植絨、靜電除塵和港電分選技術(shù)等， 已在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。靜電也開(kāi)始在淡化海水，噴灑農(nóng)藥、人工降雨、低溫冷凍等許多方面大顯身手，甚至在宇宙飛船上也安裝有靜電加料器等靜電裝置。 抗靜電劑使用方法 抗靜電劑的最佳選用和添加量取決于聚合物的性質(zhì)、加工方式、加工條件、其他助劑的種類(lèi)和多少、相對(duì)濕度和聚合物的最終用途。為了獲得足夠的抗靜電作用所需的時(shí)間是不同的，抗靜電保護(hù)作用的生成速度和持續(xù)時(shí)間可以通過(guò)提高抗靜電劑的濃度而增加。但是，過(guò)量使用抗靜電劑可能導(dǎo)致最終制品的表面油滑，有損于印刷性能或粘合性能。未經(jīng)處理的無(wú)機(jī)填料和顏料，可將防靜電劑分子吸附到它們的表面上，從而降低抗靜電劑的作用。這種現(xiàn)象可以由增加抗靜電劑的用量而得以補(bǔ)償。但是，對(duì)于那些與食物接觸的用品而言，抗靜電劑的添加量必須符合聯(lián)邦食品與藥物管理局的規(guī)定(詳見(jiàn)“聯(lián)邦規(guī)定法典，21(21CFR)”)。(CodeofFederalRegulations,Title21(21CFR))。 用于聚乙烯時(shí)，選用何種乙氧基化烷基胺抗靜電劑需考慮它們的物理形態(tài)，即膏狀、液體、小顆?；蚬腆w。如果乙氧基化牛脂胺因其呈膏狀而不能處理，則可用液體的乙氧基化油胺。在高溫加工的條件下(180℃以上)，可以選用乙氧基化硬脂酞胺。如果需要速效抗靜電作用，則可選用乙氧基化月桂酷胺。用于聚丙烯時(shí)，要考慮的問(wèn)題與用于聚乙烯時(shí)相仿。無(wú)論用于哪種樹(shù)脂，都必須考慮聯(lián)邦食品與藥物管理局的有關(guān)各項(xiàng)用途的規(guī)定限度。用于苯乙烯系聚合物時(shí)，建議選用乙氧基化椰子胺或其某一種適當(dāng)?shù)哪噶稀?抗靜電劑的使用方法有涂布法和共混法兩種。涂布法具有見(jiàn)效快、用料省，對(duì)抗靜電劑的耐熱性要求低等優(yōu)點(diǎn)，但抗靜電效果不能持久，經(jīng)過(guò)水洗、摩擦后，抗靜電劑涂層會(huì)消失。而共混法具有耐洗滌、耐摩擦，抗靜電效果持久，使用方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 一、涂布法操作要點(diǎn) 涂布法操作分清洗配液、涂布和干燥四個(gè)工序。 (1) 清洗為了得到均一密實(shí)的抗靜電劑涂膜，涂刷抗靜電劑前，必須對(duì)塑料表面進(jìn)行清洗，徹底除去表面灰塵、油脂等?？捎?%左右的中性洗滌劑溶液清洗。清洗后需要放置在無(wú)塵室內(nèi)晾干。 (2) 配液用乙醇、酯類(lèi)或水將抗靜電劑配成0.2～2%濃度的溶液，溶液的濃度在保證抗靜電效果的前提下，盡可能稀一些，因?yàn)闈舛雀叩娜芤簳?huì)發(fā)粘，容易吸附灰塵。 (3) 涂布根據(jù)制品的形狀等選擇涂布方法，常用的涂布方法有直接法、浸漬法和噴涂法等幾種。直接法是用棉布、法蘭絨、毛刷和輥筒等工具將抗靜電劑液涂布在制品上。它簡(jiǎn)便有效，使用最廣。浸漬法是將制品浸入抗靜電劑液中，它適用于形狀復(fù)雜或數(shù)量很大的小型制品。噴涂法是用噴槍將抗靜電劑液噴涂在制品上，它有速度快，效率高，涂膜均勻等優(yōu)點(diǎn)。 (4) 干燥涂布后的制品應(yīng)充分干燥，使涂膜層硬化，在溫度30-40℃，濕度60-80%的條件下，大約需要干燥3個(gè)小時(shí)。干燥后還要在自然環(huán)境條件下放置5個(gè)小時(shí)。 (二)共混法操作要點(diǎn) 共混法是將抗靜電劑與樹(shù)脂混合后再加工成型，制成具有抗靜電的制品。常用的抗靜電劑有陽(yáng)離子型和兩性離子型。抗靜電劑是易吸濕性化臺(tái)物，含有一定量的水份。在成塑過(guò)程中，少量水份的存在就會(huì)造成制品質(zhì)量下降，故抗靜電劑在加到樹(shù)脂前應(yīng)充分干燥?？稍?0-80℃的熱風(fēng)下，干燥4個(gè)小時(shí)。抗靜電劑的加入量應(yīng)根據(jù)抗靜電劑本身的性能、樹(shù)脂的種類(lèi)，加工條件、制品形態(tài)以及對(duì)抗靜電效果的要求程度而定，一般加入量為0.3～3%。薄的制品的加入量比厚制品要少