§4.5 抗静电剂

一、概述

1、静电的产生与危害：高分子材料大都具有电气绝缘性，加工使用过程中，摩擦易产生静电，促使灰尘积累，引起静电放电、触电等危害，甚至产生火花引起火灾。

2、抗静电剂及其作用机理：塑料和纤维工业中的抗静电剂主要有胺的衍生物、季铵盐、磷酸酯、硫酸衍生物、咪唑啉以及聚乙二醇衍生物。此外，导电性好的炭黑、金属粉末、金属盐、金属氧化物等无机物偶尔也作为塑料和纺织品的抗静电剂使用。

作用机理：（1）利用本身的导电性泄漏电荷；（2）使塑料及纤维表面吸收一些水分而泄漏电荷。

外部抗静电剂：一般以水、醇、有机溶剂为溶剂配成05%~2.0%的溶液，喷洒在表面形成一层保护膜，耐久性差，叫“暂时性”抗静电剂；近年来研究出一种新型高分子的耐磨耐洗不易逸散的“永久性”外部抗静电剂。

内部抗静电剂：在单体聚合或树脂加工过程中添加进去的，耐磨耐热耐久性，抗静电效果持久，因而大量用于塑料加工中。

二、抗静电剂（都是一些表面活性剂）的主要品种

1、阳离子型抗静电剂：主要包括各种胺盐、季铵盐和烷基咪唑啉等（P121）。

胺盐及其衍生物常用于合成纤维油剂的静电清除剂、录音材料的抗静电剂等；

常用的季铵盐抗静电剂，耐热性差，易分解，用作内部抗静电剂时要考虑树脂的高温加工；烷基咪唑啉抗静电效果好，适用于塑料和唱片加工用的内部抗静电剂。

2、阴离子型抗静电剂：主要包括硫酸酯及其盐、磷酸酯及其盐（P121）

   硫酸酯及其盐通常用于合成纤维油剂的静电消除剂。其水溶性大，还是良好的乳化剂和纤维处理剂，但不耐酸和热。磷酸酯及其盐用于合成纤维和塑料。静电消除效果好。

3、非离子型抗静电剂：主要包括环氧乙烷加成物和多元醇酯等（P122），

   非离子型抗静电剂不能像离子型抗静电剂那样可以利用本身的离子导电泄漏电荷，所以作为抗静电剂需要较大的用量，但它热稳定性好，耐老化，用来作塑料的内部抗静电剂。

（1）环氧乙烷加成物：消除静电效果好，热稳定性高，适用于塑料和纤维。由环氧乙烷与相应的脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酰胺或烷基酚反应而成（合成反应见P122）。

（2）多元醇酯：一般由多元醇直接酯化合成。一般作为纺织油剂、柔软剂、整理剂等的配合基料使用（合成反应见P123）

4、两性离子抗静电剂：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范围内于等电点处形成内盐。两性离子抗静电剂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。主要包括季铵内盐、两性烷基咪唑啉盐和烷基氨基酸等。

（1）季铵内盐：常用长链烷基叔胺与一氯醋酸钠反应制得。如十二烷基二甲基季铵乙内盐的合成反应见P123。同时具有季铵盐阳离子和羧酸根阴离子，水溶性好，使用pH范围广，是良好的纤维用外部抗静电剂，也用于照相底片的加工。 （2）两性烷基咪唑啉盐：用高级脂肪酸与N-(氨基乙基)乙醇胺反应，再用一氯醋酸两性化而得，合成反应见P123-124。抗静电性良好，与多种树脂相容性好，是聚丙烯、聚乙烯较好的内部抗静电剂。

三、抗静电剂的选用

1、视塑料制品的用途选择：对于一般抗静电用途，选用表面活性剂类抗静电剂；对于电磁波屏蔽用途，选择炭黑类填料、金属填料及导电聚合物等。

2、视树脂的品种选择：极性树脂选用离子型及亲水性高分子聚合物类抗静电剂；非极性树脂一般选非离子型抗静电剂。

3、塑料的玻璃化温度对抗静电剂加入量的影响：玻璃化温度低于室温的树脂，抗静电剂加入量少；玻璃化温度高于室温的树脂，抗静电剂加入量大。

4、注意抗静电剂与其他添加剂的关系：如季铵盐类抗静电剂容易络合聚氯乙烯中的金属热稳定剂，从而影响其耐热老化性。

5、对于无毒抗静电剂制品：要选用无毒抗静电剂，如烷基胺环氧乙烷加合物、烷基酚环氧乙烷加合物、硬脂酸聚乙二醇酯、山梨醇酯、月桂酸环氧乙烷加合物。

6、对于透明性树脂：要控制抗静电剂的加入量，以免影响其透明性。

7、对于加工温度高的树脂：选用耐热性好的抗静电剂，如高分子型抗静电剂和炭黑等

8、当抗静电制品使用在干燥地区时：抗静电剂效果差，最好加入导电性添加物，如炭黑、金属等