抗静电剂

抗静电剂是能增加电介质表面电导率与体积电导率、防止其产生静电的化学制剂。静电的危害遍及各个工矿企业,它不仅影响产品质量,而且还会因静电荷电场强度过大产生火花,引燃易燃的蒸气、气体或粉尘与空气的混合物,造成重大燃爆事故。当电介质起静电达到一定的电荷密度时,被加工电介质材料的不同部位就出现相互作用力,影响正常生产过程的进行,这就是静电力引起的工艺干扰。静电引起的微弱电流,长期流经人体,或对人体瞬间放电都会损害人体的健康。

【抗静电剂的种类】
抗静电剂按其性质可分为吸湿型和表面活性型两类。
吸湿性防静电剂具有吸湿或保湿性质,能在电介质的表面上形成一层水膜;属于这类的有聚硅氧烷、多元醇胺、乙二醇、甘油、山梨糖醇和无机盐类(氯化钙、氯化锂、氯化镁)。
表面活性剂型抗静电剂,它的分子中亲油部分牢固地附着于电介质表面,亲水部分从空气中吸收水分,从而在树脂表面形成薄薄的导电层,起消除静电的作用。
按照使用方法,抗静电剂可分为外用抗静电剂和内用抗静电剂。
采矿、选矿和冶金工业中,为防止矿物粉末和金属粉末加工过程产生的静电效应,一般采用外用抗静电剂;合成纤维生产过程使用的表面涂层抗静电剂也属外用的。在合成树脂薄膜及模塑品制造过程中加入的抗静电剂为内用抗静电剂。在物料表面喷涂(外用)抗静电剂的情况下,表面形成的导电层因摩擦或洗涤被除去后,抗静电效果会明显下降;而内用抗静电剂形成的表面导电层,虽然也可能失掉,但由于不久后又有新的抗静电剂分子从内部移至表面,仍能产生抗静电效果,故能长期保持抗静电的效用。外用抗静电剂有表面活性剂、硅化合物等。而内用抗静电剂除表面活性剂外,还有其他无机物,如在固体电介质中填充金属粉、炭黑等物质,可以提高其体积电导率达到抗静电作用。
具有表面活性的抗静电剂按其离子形态可分为阳离子型、阴离子型、非离子型等。
阴离子型抗静电剂的代表性产品有高级醇硫酸酯盐、脂肪族磺酸盐、高级醇磷酸酯盐。此类抗静电剂其平衡离子的阳离子部分,除使用钠、钾等金属离子外,还可使用三乙醇胺之类的烷基醇胺。阴离子型抗静电剂的特点是热稳定性良好。
阳离子抗静电剂以具有8~22个碳的烷基季铵盐和烷基胺盐为代表,其阴离子部分的平衡离子除用卤素离子外,还可使用硝酸、硫酸、高氯酸等。这一类表面活性剂是抗静电剂能力最好的一类,但热稳定性略次于其他类型。
非离子型抗静电剂,则有聚氯乙烯衍生物及多元醇的部分酯化产品,热稳定性好,可用作食品包装薄膜等的内用抗静电剂。
此外,还有喷涂使用的高分子抗静电剂,其优点是耐用耐洗。

【抗静电剂的作用机理】
抗静电剂消除静电的方式主要有如下四种:
(1)抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性,形成一个单分子的导电膜。
(2)离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。
(3)介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙之间的介电性。
(4)增加制品表面的平滑性,降低其摩擦系数。
在以上四种作用方式中,(1)和(2)可以降低制品的电阻,增加其导电性,加快电荷的漏泄。(3)和(4)可以减少摩擦时电荷的产生。一般认为,前两种作用是抗静电剂的主要功能。当然,对于一种抗静电剂来说未必全部具备上述所有的功能。

【抗静电剂的性能要求】
理想的抗静电剂应具备如下条件:
(1)抗静电效能大而持久。
(2)耐热性好,在成型加工的高温(120~300℃)下或反复进行热加工时不分解。
(3)与塑料的相容性适中,既具有一定的相容性,又具有一定的不相容性,在混炼和熔融加工时可与树脂良好地相容,成型后不会明显喷霜析出,但抗静电剂与树脂还须有一定的不相容性,以保证当表面的抗静电剂分子层受到破坏时,内部的抗静电剂能够及时渗出,形成新的分子层,恢复防电效能。
(4)不影响塑料的加工性能(如熔点、粘度、溶解性等)和制品性能(如透明性、着色性、印刷性、热合性和力学性能等)。
(5)与其它助剂的相容性好,无对抗效应。
(6)无毒、无臭、对皮肤无刺激。
(7)价格低廉。

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