华东理工大学精品课程课件-高分子材料助剂、抗静电剂

1、l两个不同的物体经摩擦、接触等机械作用，电荷就会通过接触界面移动，在一个物体上造成正电荷过剩，而在另一个物体上则是负电荷过剩，并在界面上形成双电荷层。当这两个物体分离后，就会在各个物体上分别产生静电，并在外部形成静电场 l在医药上引尘、引菌l医疗手术时引起电颤事故l矿山、石油化工上引起火灾、爆炸l在电子工业中破坏集成电路l在纺织上引起纤维聚集要解决材料带电问题有两种方式 ：l抑制静电荷的产生l促进电荷的泄漏 主要方法：l提高环境湿度l对材料进行结构改性l在材料加工过程中利用导电装置，或在制品中夹带导电性材料形成泄漏通道l使用氧化剂和采用电晕放电处理制品表面l在高分子材料中添加导电性填料l使用抗

2、静电剂 ，这是目前普遍采用的方法 图17-1固体的电子结构和导电机理（能带模型）W能量；比电阻；导电带；接收体；供电体；介频带E电场强度；s距离塑料带电表面的电荷纵向分布分类高分子化合物电阻率/cm1分类高分子化合物电阻率/cm11聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯ABS树脂聚碳酸酯1016102010161020101710191015101914.810162.110163聚酰胺乙基纤维素聚酯1013101410131014101210144密胺树脂脲醛树脂环氧树脂醋酸纤维素硝酸纤维素酚醛树脂10121014101210131081014101010121010101110910122聚偏二氯

3、乙烯聚氯乙烯丙烯酸树脂聚氨基甲酸酯10141016（软）10141016（硬）10141015101310155聚乙烯醇纤维素干酪素1071091071091071093聚硅酮10131014纤维防静电示意图抗静电剂分子在聚合物表面吸附示意图l所谓抗静电剂是指涂敷于材料表面或掺和在材料内部，以防止或减轻静电积累的一类化学助剂 种类结构主要成分适用树脂阳离子型季胺盐单烷基、二烷基卤素、硝酸、有机酸PVC阴离子型磷酸盐磺酸盐脂肪酸、聚氧化乙烯附加物烷基、烷基苯PS、PE、PP、PVC非离子型脂肪酸多元醇酯 聚氧化乙烯附加物 单烷基、二烷基 丙三醇、聚甘油、聚氧化乙烯、山梨糖醇、多元醇 烷基胺、烷基

4、酰胺 聚氧化乙烯ABS、PE、PP、PVC两性型内胺盐丙胺酸盐胺、烷基酰胺碳酸、磺酸PS、ABS高分子型聚丙烯酸衍生物聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、季铵PE、PPl阳离子型：抗静电性能优良，但耐热性相对较差，而且对皮肤有害NRRRRX+-RCONHC3H6N+(CH3)2C2H4OHNO3-CH2(CH CH2)NCONH R N+X-Y(CH2)3l阴离子型：耐热性和抗静电效果都比较好，但与树脂的相容性较差，并对产品的透明性有一定影响R SO3MROPOMOMOl两性型：既能与阳离子型又能与阴离子型抗静电剂配合使用，抗静电效果类似于阳离子型，但耐热性能不如非离子型RN+C H3C H3C H2C

5、O O-RN+C H2C H2O HC H2C H2O HC H2C O O-l非离子型：相容性和耐热性能良好，对制品的物理性能无不良影响，但用量相对较大H(OCH2CH2)OHnRCHCH2OOBOOCHCH2R主要有外涂和内加两种方式：l外涂法是将抗静电剂通过刷涂、喷涂或浸涂等方法涂敷于制品表面l内加法是将抗静电剂在配料时加入到材料中去，使其均匀分散在整个聚合物内 l特征：不影响聚合物材料本身的耐热性和力学性能，适用面广，且在基体聚合物中具有较好的分散效果 l聚氧化乙烯（PEO）的共聚物l聚乙二醇/甲基丙烯酸共聚物l聚乙二醇体系聚酰胺或聚酯酰胺l环氧乙烷/环氧丙烷共聚物l含季胺盐基团的甲基

6、丙烯酸酯类共聚物l日本旭化成工业公司ABS系与HIPS系永 久性抗静电聚合物lGoodrich公司研制的永久性抗静电母料STATRITE C2300l日本三洋化成工业公司开发的以聚醚为主的特殊嵌段共聚物l抗静电性高且持久l耐热性好，能经受树脂的高温l不影响材料的物理机械性能l与材料相容性适宜l与其它助剂同时使用时不相抵抗l毒性小l成本低l与塑料的相容性 抗静电剂与塑料要有适度的相容性。抗静电剂的极性、分子结构和结晶状况是影响相容性的主要因素。l抗静电剂的表面浓度 聚苯乙烯表面的抗静电剂浓度/（mg/cm2）Rs/0.011020.081020.501021.001022.001028.0101

7、68.010162.610125.010104.0108l环境湿度图17-5相对湿度对抗静电效果的影响1-月桂基聚氧乙烯醚(n=8)；2-月桂酸聚氧乙烯醚(n=12)；3-失水山梨醇聚氧乙烯单月桂酸酯(n=12)；4-月桂基聚氧乙烯胺(=15);5-月桂基三甲基氯化铵；6-月桂基甜菜碱图17-11用结构不同的抗静电剂按织物重量的0.5吸附于各种纤维上干燥后在相对湿度40下放置24h后的表面电阻表面电阻R0与相对湿度RH的关系（聚烯烃）抗静电剂按织物重量的0.5吸附于丙烯腈纤维后，在相对湿度40%下放置24h后在该湿度下测得的表面电阻1-月桂基聚氧乙烯醚(n=8)；2-月桂酸聚氧乙烯醚(n=12

8、)；3-失水山梨醇聚氧乙烯单月桂酸酯(n=12)；4-月桂基聚氧乙烯胺(=15);5-月桂基三甲基氯化铵；6-月桂基甜菜碱用结构不同的抗静电剂按织物重量的0.5吸附于各种纤维上干燥后在相对湿度40下放置24h后的表面电阻l分子式：l分子量：1.51043.0104l特点：性能优异，耐热性好l用途：熔融纺丝制成纤维制品，或挤压拉伸成片基材料，或制作诸如轴承、齿轮等结构工程材料l工业制法：对苯二甲酸二甲酯和乙二醇经两步酯交换反应进行缩聚而得O CH2CH2OCCOOnl目前对PET材料抗静电剂的研究主要集中在聚乙二醇（PEG）的共混与共聚lPEG具有良好的吸湿性，但其附着性差、易喷出，因此影响了抗静电性能l用脂肪酸与聚乙二