有機抗靜電劑的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

靜電的產(chǎn)生與危害

一般認為物體本身是電中性的，當(dāng)兩種化學(xué)組成不同或者物理狀態(tài)不同的材料接觸、摩擦?xí)r，它們表層上就會發(fā)生電荷再分配而形成雙電層。兩種物質(zhì)重新分離后，每種材料上就會帶上過量正（或負）電荷。這種形式產(chǎn)生的電荷就是靜電。靜電現(xiàn)象（thephenomenonofstaticelectricity）是指正常不帶電的物體，由于摩擦、接觸等原因而帶上電荷的現(xiàn)象。摩擦產(chǎn)生的電荷可以通過體積傳導(dǎo)、表層傳導(dǎo)以及空中輻射的方式消散，但是如果電荷消散的速率比其產(chǎn)生的速率低，即電荷在絕緣體表層積累，當(dāng)電荷積累到一定程度，靜電荷就會以火花放電、電暈放電等形式向外釋放。由于靜電積累而產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，在影響生產(chǎn)過程及制品的穩(wěn)定性﹔在易燃易爆的環(huán)境中，還可能引起火災(zāi)或爆炸等危害。
高聚物制品具有許多優(yōu)越的性能，在化工及電子等領(lǐng)域都有比較廣泛的應(yīng)用。但是由于其一般都具有比較高的表層電阻率和體積電阻率，靜電積累造成的危害嚴(yán)重。因此在高聚物成型加工和使用過程中，需要對高聚物制品進行抗靜電改性。
2抗靜電劑的應(yīng)用和作用機理
    通常抗靜電的方法一是通過增加制品的潤滑性，抑制靜電荷的產(chǎn)生，例如軟質(zhì)PVC在加工過程中添加適當(dāng)?shù)脑鏊軇┚涂梢蕴岣邼櫥?，提高抗靜電效果。
    二是通過一定手段使已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷盡快泄漏。泄漏靜電的方法主要有﹕接地﹔提高周圍環(huán)境的濕度和增加材料的電導(dǎo)率[2]。提高材料的電導(dǎo)率是抗靜電*有效、*根本的方法，可以通過表層改性或添加導(dǎo)電填料來提高材料電導(dǎo)率，也可以通過使用有機抗靜電劑來達到相同的效果。
    有機抗靜電劑是一種具有兩親結(jié)構(gòu)、能夠吸附在相界面上，降低相之間表層張力和材料電阻率的表層活性劑。有機抗靜電劑通過在高聚物材料合成或加工過程中涂刷、噴灑在制品表層，或者在成型加工過程中添加到材料或制品內(nèi)部以達到抗靜電效果。有機抗靜電劑的使用根據(jù)上述的使用方法分為外部涂敷法和內(nèi)部混煉法。
    外用抗靜電劑的作用效果取決于制品表層電阻率的大小和抗靜電劑的吸濕性，作用效果與抗靜電劑溶液的濃度有很大關(guān)系，溶液較稀時，增加濃度可以提高吸附量，使抗靜電性能提高，但當(dāng)接近飽和吸附的時候，濃度的進一步增加對抗靜電性能影響較小。其作用機理主要為﹕（1）抗靜電劑的親水基吸附空氣中的水分子，形成一個單分子導(dǎo)電膜。（2）離子型抗靜電劑增加制品表層的離子濃度，增加制品的表層電導(dǎo)。（3）增加摩擦體間隙之間的介電性能。（4）抗靜電劑的電荷中和制品表層電性相反的電荷。（5）增加制品表層的平滑性，降低摩擦系數(shù)，減少電荷的產(chǎn)生[2\3]。
    對于內(nèi)用抗靜電劑，其作用效果除了和電阻率及吸濕性有關(guān)外，還受它們與高聚物兼容性以及遷移速度的影響，作用機理主要是抗靜電劑的親水性基團遷移到制品表層并形成水吸附層，通過吸附層起到提高電導(dǎo)率的作用。這點與某些外用型抗靜電劑的作用機理相似，不同的是制品內(nèi)部的抗靜電劑會不斷向表層遷移9并補充制品表層因經(jīng)水洗或摩擦而脫落的抗靜電層，這樣就會提高抗靜電劑的耐持久性。
3.抗靜電劑的選用原則
    由于聚合物種類多樣，各種抗靜電劑的作用效果是不同的，所以不同聚合物在加工或使用過程中，要選擇不同類型的抗靜電劑。理想的抗靜電劑既要具有即
時性，又要具有持久性，但是根據(jù)不同的情況，一般都有不同的要求，其中*基本的原則是[2、3]。
   （1）耐久性、耐摩擦性?？轨o電劑經(jīng)過洗滌和摩擦從聚合物表層脫落就會失去效用，耐磨擦性抗靜電劑往往具有高效持久的特點。
   （2）熱穩(wěn)定性。對于添加型抗靜電劑，一般都是在聚合物加工的條件下混合到聚合物集體中，這就要求抗靜電劑在制品加工溫度下或在反復(fù)加熱過程中不會分解。一般陽離子季銨鹽類和非離子型表層活性劑都具有比較好的熱穩(wěn)定性。
   （3）與聚合物基體有合適的兼容性。對于添加型抗靜電劑，如果與基體兼容性差，就會全部從聚合物中遷移到基體的表層，這種抗靜電往往耐久性差﹔而如果抗靜電劑與基體兼容性太好，就會完全分散在聚合物基體中，無法向基體的表層遷移，起不到抗靜電作用。
   （4）對制品機械性能及表層特性的影響。由于聚合物加工與使用過程中需要一定的機械強度，所以抗靜電劑不 應(yīng)該對制品的機械性能有所影響﹔同時抗靜電劑也不能影響制品的透明度、著色性。
   （5）與其他助劑之間的無對抗作用。在高聚物加工過程中往往加入很多助劑，如增塑劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、阻燃劑等，作為一種表層活性劑，抗靜電劑必須與其他助劑有比較好的兼容性。
   （6）無毒無臭，對皮膚沒有刺激性，不會破壞環(huán)境。