1 引言

塑料是現(xiàn)代社會(huì)廣泛使用的高分子合成材料，其制品具有輕質(zhì)、耐用等優(yōu)點(diǎn)。多數(shù)情況下塑料具有非常高的表面電阻和體積電阻(例如PE表面電阻率達(dá)1016Ω以上，pp表面電阻率達(dá)到1018Ω以上)，是優(yōu)異的絕緣體，一旦摩擦帶電后，靜電不易通過(guò)導(dǎo)電除去而滯留在塑料表面。由于靜電的存在，不僅影響塑料制品的美觀（如吸附灰塵損害外觀），更主要的是影響塑料制品的制造和使用（如放電時(shí)的電擊、集成電路短路等）[1]。為了減小和消除靜電帶來(lái)的危害，通常在塑料制品中添加各種抗靜電劑，從而提高塑料制品的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

2 抗靜電劑的種類

抗靜電劑的種類繁多，目前常用的主要是表面活性劑，按使用方法、化學(xué)結(jié)構(gòu)可將其分為不同的類型。

2.1按使用方法分類

2.1.1外處理型抗靜電劑

外處理型是暫時(shí)性抗靜電方法。即將抗靜電劑溶解于適當(dāng)?shù)娜軇?，通過(guò)噴涂、浸漬等方法處理塑料制品，隨后干燥脫除溶劑在塑料表面形成抗靜電劑分子層。其分子的親油性基團(tuán)植于樹(shù)脂內(nèi)部，親水性基團(tuán)則在空氣一側(cè)取向排列。前者使抗靜電劑和塑料保持一定的相容性，后者吸附空氣中的水分子在材料表面形成一層均勻分布的導(dǎo)電溶液，或自身離子化傳導(dǎo)表面電荷達(dá)到抗靜電效果[2]。

外用型抗靜電劑多系離子型表面活性劑，尤以陽(yáng)離子型效果最佳，其次分別為兩性型、陰離子型和非離子型。外用型的主要優(yōu)點(diǎn)是抗靜電劑用量小，見(jiàn)效快，但難以實(shí)現(xiàn)均勻涂敷，并且容易因摩擦、洗滌而脫失，耐久性差，因此只能提供暫時(shí)的或短期的抗靜電效果[3]。恒升實(shí)業(yè)（香港）有限公司建議理想的外用型抗靜電劑應(yīng)具有以下基本條件：可溶或可分散在某種溶劑中；可牢固結(jié)合在樹(shù)脂表面，不因摩擦、洗滌而喪失或逸散；抗靜電效果好，在低溫低濕環(huán)境中也有效；不污染制品，毒性低，價(jià)廉。

2.1.2內(nèi)添加型抗靜電劑

內(nèi)添加型是將抗靜電劑混配到樹(shù)脂中，均勻分布在聚合物內(nèi)，加工成型后，抗靜電劑分子借助聚合物分子的鏈段運(yùn)動(dòng)而向表面遷移，吸收空氣中的水分，形成均勻?qū)щ妼?，?lái)消除靜電。當(dāng)塑料表面的抗靜電層缺失或損壞時(shí)，內(nèi)部的抗靜電劑分子可以繼續(xù)向外遷移補(bǔ)充，所以具有較持續(xù)的抗靜電效果[4]。

內(nèi)添加型抗靜電技術(shù)目前己被廣泛應(yīng)用。與外用型抗靜電劑比較，此類抗靜電劑制品添加量少、應(yīng)用方便，但對(duì)樹(shù)脂種類、加工溫度、制品性能等條件較為敏感?？刂撇划?dāng)會(huì)使抗靜電劑在加工時(shí)分解，或加工后析出使塑料表面性能變差。此類抗靜電劑以非離子表面活性劑為主，同時(shí)陰離子、陽(yáng)離子表面活性劑在一定的制品中也可添加使用。

恒升開(kāi)發(fā)良好的內(nèi)添加型抗靜電劑應(yīng)具有如下條件：抗靜電性能高且持久，耐熱性好，能經(jīng)受樹(shù)脂的加工高溫(170～200℃)，在加工條件下不揮發(fā)、不損失；不影響樹(shù)脂的物理性能；與樹(shù)脂相容性適宜，不影響加工性，不促進(jìn)樹(shù)脂熱分解；與其他助劑并用不相抗；毒性小，價(jià)廉等。

2.2按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

2.2.1陽(yáng)離子抗靜電劑

該類抗靜電劑的陽(yáng)離子通常是長(zhǎng)鏈的烷基，陰離子為氯、硫酸酯基、硝基等。它們?cè)跇O性基質(zhì)中，如硬質(zhì)聚氯乙烯和苯乙烯類聚合物中效果很好，但對(duì)塑料的熱穩(wěn)定性有不良影響，而且這類抗靜電劑通常不得用于與食物接觸的物品中。主要品種有硬脂酸三甲基氯化銨、硬脂酸二甲基戊基氯化銨、烷基叔胺硝酸鹽、三羥乙基甲基季銨硫酸甲酯鹽、N，N-十六烷基乙基嗎啉硫酸乙酯鹽等。

2.2.2陰離子抗靜電劑

該類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，主要用于聚氯乙烯和苯乙烯類樹(shù)脂中，它們?cè)诰巯N類樹(shù)脂中的應(yīng)用效果與陽(yáng)離子抗靜電劑相似，大部用作外處理型抗靜電劑。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，另外聚合型陰離子抗靜電劑，如馬來(lái)酸酐與其他單體共聚物鹽類、聚丙烯酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽等與被處理的基料具有良好粘附性，是性能良好的永久性外處理抗靜電劑。

2.2.3非離子型抗靜劑

該類抗靜電劑分子本身不帶電荷，而且極性很小，通常具有一個(gè)較長(zhǎng)的親油基，與樹(shù)脂有良好相容性，如乙氧基化脂肪族烷基胺是其代表品種。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?，F(xiàn)在生產(chǎn)銷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，如乙氧基月桂酸胺、磷酸二月桂酯[5]，及甘油單硬脂酸酯（GMS）。乙氧基月桂酸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。

2.2.4兩性型抗靜電劑

該類抗靜電劑主要包括季銨內(nèi)鹽，兩性烷基咪唑啉鹽和烷基氨基酸等。它們既有陽(yáng)離子型活性劑作用，又有陰離子型活性劑作用，并可與這兩種活性劑配合使用，如十二烷基二甲基季銨乙內(nèi)鹽適用于塑料和感光材料，作為內(nèi)外部抗靜電劑。但兩性型抗靜電劑的熱穩(wěn)定性和衛(wèi)生性限制了其應(yīng)用，一般不用于衛(wèi)生要求較高的塑料包裝產(chǎn)品上。

2.2.5高分子型抗靜電劑[6]

該類抗靜電劑主要是各種親水性聚合物，加入到基料樹(shù)脂中經(jīng)加工成型得聚合物合金型永久抗靜電樹(shù)脂[7]。與低分子型抗靜電劑相比，具有成型后效果顯著、不揮發(fā)、不受接觸污染、清洗后效果不降低等特點(diǎn)，但惟一的缺點(diǎn)就是要比低分子型抗靜電劑的添加量多。

3 抗靜電劑國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

3.1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r[8]-[12]

由于抗靜電劑是塑料加工中不可缺少的添加劑，因此抗靜電劑在國(guó)外的發(fā)展很快。尤其是美國(guó)、西歐和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，無(wú)論是抗靜電劑的生產(chǎn)量還是消耗量均居世界前列，現(xiàn)已有很多商品化產(chǎn)品。

目前，國(guó)外研究人員正致力于研制開(kāi)發(fā)多種新型抗靜電劑。如美國(guó)Witco公司生產(chǎn)一種牌號(hào)為Markstat-AI -26的季胺鹽類抗靜電劑，具有極好的抗靜電性能，且對(duì)PVC的熱穩(wěn)定性無(wú)損害。Hoechst公司開(kāi)發(fā)的一種粒狀抗靜電劑，屬于脂肪族陰離子磺酸鹽，牌號(hào)為hostastat HSI，適用干PS、ABS和PVC等多種塑料,并能改善制品的流動(dòng)性，色料分散性和共混物的相容性。日本的大日精華公司開(kāi)發(fā)的ELECON系列抗靜電劑，其中100型適用于PS，300型適用于PE和PP，400型則對(duì)PVC有很好的抗靜電效果。日本第一工業(yè)制藥公司生產(chǎn)的IPE132，PEI39，日本松本油脂公司的TB109等都是性能優(yōu)良的抗靜電劑．

總之，國(guó)外塑料用抗靜電劑的發(fā)展趨向于持久、耐熱、適用性廣和品種系列化。高分子永久性抗靜電劑為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，并注重抗靜電劑的復(fù)配使用和抗靜電母粒的開(kāi)發(fā)。

3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r[13]-[16]

目前國(guó)內(nèi)抗靜電劑主要以小分子量的陰離子、陽(yáng)離子外用型抗靜電劑為主。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)抗靜電劑的研制工作起步較晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，每年都需要進(jìn)口大量的抗靜電劑和抗靜電母料。但近年來(lái)發(fā)展速度較快，產(chǎn)品技術(shù)都獲得了一定的進(jìn)展。如杭州化工研究所開(kāi)發(fā)的PVC用離子型抗靜電劑S-15、S-18，抗靜電效果已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐熱性好。李立民等人通過(guò)氯代十二烷與二乙醇反應(yīng)制得烷基二乙醇胺后，再與硫酸二乙酯反應(yīng)而制得的季胺鹽類陽(yáng)離子表面活性劑SP-K，它與其他的同類產(chǎn)品(如SH-105)相比，具有抗靜電效果好、加工工藝簡(jiǎn)便、耐溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。張景昌等人研究了PVC中添加納米SiO2制備復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)，納米SiO2不僅提高了PVC材料的延展性，而且使PVC的表面電阻降低廠7～8個(gè)數(shù)量級(jí)。近年來(lái)，恒升實(shí)業(yè)（香港）有限公司還研制開(kāi)發(fā)出了應(yīng)用效果較好的椰子油烷基聚氧乙烯醚類聚烯烴抗靜電劑，以高碳醇、環(huán)氧氯丙烷、乙二醇為原料合成的KF-203型PVC抗靜電劑，磷酸酯氧化胺抗靜電劑，PVDC薄膜用抗靜電劑，L-H型抗靜電劑，HKD-520型聚烯烴抗靜電劑母粒等。

目前國(guó)內(nèi)的研究正向開(kāi)發(fā)導(dǎo)電填料新品種、降低添加量、綜合利用填料各種性能、革新加工工藝、提高和穩(wěn)定產(chǎn)品的抗靜電性能等方向發(fā)展。

4 展望

合成材料的廣泛使用，促進(jìn)了抗靜電劑市場(chǎng)的需求[17]。據(jù)估計(jì)，目前國(guó)內(nèi)抗靜電劑需求量至少達(dá)到5000 t／a，而實(shí)際生產(chǎn)能力不到3000 t／a，年增長(zhǎng)率10%～15%，市場(chǎng)十分可觀。但目前國(guó)內(nèi)所研制的抗靜電劑品種和質(zhì)量與國(guó)外廠家相比還有一定的差距，特別是高分子型抗靜電劑(永久型抗靜電劑)的研制和開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。因此今后一段時(shí)間內(nèi)，東莞市恒升防靜電用品有限公司／抗靜電劑的研究將主要集中在新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、復(fù)合抗靜電劑和母粒的研究、高分子型抗靜電劑和導(dǎo)電材料的研究等方面。

參考文獻(xiàn)

[1] 孔宏,曹發(fā)海.靜電危害及防止措施[J].精細(xì)化工原料及中間體,2006,（1）: 8-10

[2] 王僧山,查敏.有機(jī)抗靜電劑的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀[J].廣東塑料,2006,（3）:43-47

[3] 薛書(shū)凱.高分子材料抗靜電技術(shù)與應(yīng)用.化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料[J]2005,3（6）:18-26

[4] 劉素芳.抗靜電劑的應(yīng)用[J].聚合物與助劑,2005,2(4):19-21

[5] 楊英杰,于麗穎.抗靜電劑磷酸二月桂酯及其鹽的合成研究.吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)[J].2000,17(1):8-10

[6] 李書(shū)娟,馮鈉.永久型抗靜電劑的研究進(jìn)展.塑料工業(yè)[J].2006,34(5):29-32

[7] 韋堅(jiān)紅,王堅(jiān)毅.高分子型抗靜電劑的研制及性能研究.橡塑助劑信息[J].2005,14(6):157-161

[8] Yoshinobu Murakami, Shuji Okada, Naohiro Hozumi. Visualization of Diffusion Process of an Antistatic Agent in Insulating Polymer Using Space Charge Measurement and Its Numerical Calculation. The Papers of Technical Meeting on Dielectrics and Electrical Insulation, IEE Japan, Mar4,2005: p.43-46

[9] Yoshiyuki Sano, Takeo Saegusa,Yoshiharu Kimura.Antistatic modification of synthetic fibers by blend-spinning of polymers containing zwitterionic antistatic modifiers and their copolymers .Die Angewandte Makromolekulare Chemie, 1995 Vol.224 p.153-166

[10] Methods of making an antistatic agent [P] US patent 20050228194

[11] Antistatic agent and resin composition and formed product [P] US patent 20040132879

[12] Antistatic agent and coating or molding synthetic resins [P] US patent 20060106164

[13] 張洪波,蘇春輝.新型抗靜電劑的合成及性能研究.材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)[J].2004,22(1):121-122

[14] 周福海.BOPP薄膜抗靜電劑.上海包裝[J].2004,(2):37

[15] 賀天祿,李寶芳.復(fù)合抗靜電劑在PP上的應(yīng)用研究.塑料工業(yè)[J].2003,31(5):43-45

[16] 劉方,孫浩.新型復(fù)合抗靜電劑配方的研究.中國(guó)塑料[J].2003,17(3):36-39

[17] 田江波,鐘健.國(guó)內(nèi)外抗靜電劑的市場(chǎng)分析.精細(xì)與專用化學(xué)品[J].2005,13(11):23-26

以上內(nèi)容有TPU防靜電劑廠家仁創(chuàng)小編整理于網(wǎng)絡(luò)分享，更多關(guān)于TPU防靜電劑，TPU防靜電母粒等資訊歡迎關(guān)注我司官網(wǎng)了解。