1 前言

      眾所周知，塑料具有較好的電絕緣性能，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。但塑料表面的高電阻率往往使其容易產(chǎn)生靜電積累，從而引起吸塵 電擊或火花放電等不良現(xiàn)象，不利于塑料制品的加工和使用。如塑料薄膜加工過(guò)程中常因靜電而發(fā)生卷曲和粘附，電子計(jì)算機(jī)及其它電子產(chǎn)品因使用塑料殼體所帶來(lái)的靜電損害等等。輕則出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起燃燒或爆炸等惡性事故。因此，塑料的抗靜電問(wèn)題已經(jīng)引起人們的高度重視。[1、2]

      塑料的抗靜電處理方法很多，如機(jī)械法、濕度調(diào)節(jié)法和物理化學(xué)改性法等。[3]由干前兩種方法受設(shè)備或環(huán)境條件的制約，因此目前普遍采用添加抗靜電劑的化學(xué)改性方法。即將抗靜電劑加入到樹(shù)脂中或涂瞅于塑料表面，從而降低塑料制品的表面電阻率，減輕或消散塑料在加工和使用過(guò)程中的靜電積累。

    2 抗靜電劑的種類(lèi)及其特性

      塑料用抗靜電劑通常是一些表面活性劑，其基率特征是同一分子結(jié)構(gòu)中含有親水性和親油性?xún)煞N基團(tuán)。根據(jù)分子中親水性基團(tuán)能否電離，可分為離子型和非離子型，離子型中又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性離子型。表l列出了抗靜電劑的種類(lèi)及其適用樹(shù)脂 [4]。

      其中，陽(yáng)離子型抗靜電劑的抗靜電性能優(yōu)良，但耐熱性相對(duì)較差，而且對(duì)皮膚有害，因此一般用作外部涂敷型。陰離子型的耐熱性和抗靜電效果都比較好，但與樹(shù)脂的相容性較差 并對(duì)制品的透明性有影響。非離子型抗靜電劑的相容性和耐熱性能良好，對(duì)制品的物性無(wú)不良影響，但用量相對(duì)較大。兩性離子型的最大特點(diǎn)是既能與陽(yáng)離子型又能與陰離子型抗靜電劑配合使用，抗靜電效果類(lèi)似千陽(yáng)離子型，但耐熱性能不如非離子型。高分子型目前尚未廣泛使用，國(guó)外一般用作外部涂敷型抗靜電劑。

     3 抗靜電劑的使用技術(shù)與作用機(jī)理
   3．1使用技術(shù)

      根據(jù)添加方式不同，塑料抗靜電劑的使用可分為外部涂敷法和內(nèi)部混煉法兩種。外部涂敷法即在塑料表面涂上一層抗靜電劑，從而使其起到表面抗靜電作用 具體步驟是t先用水、乙醇或醋酸乙酯等溶劑將抗靜電劑配制成0．5～2．0 濃度的溶液．然后直接噴涂、浸漬或涂剝塑料表面，再經(jīng)室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。該法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，用量較少，并且不影響制品的成型加工性能。缺點(diǎn)是使用壽命較短．經(jīng)過(guò)水洗或摩擦后，抗靜電馀層容易脫落或消失，因此是一種暫時(shí)性的抗靜電處理方法 國(guó)外曾采用高分子型表面活性劑作為抗靜電涂層，在一定程度上改善了塑料抗靜電性能的持久性?xún)?nèi)部混煉法則是將抗靜電劑與樹(shù)脂經(jīng)機(jī)械混合后再加工成型，抗靜電劑分子由塑料內(nèi)部向表面遷移，并在表面形成均勻的抗靜電層。若表面的抗靜電劑困水洗或擦落后，內(nèi)部抗靜電分子還可以移向表面，從而恢復(fù)萁抗靜電性能，因此又稚為“永久性”抗靜電劑，這種技術(shù)目前已被廣泛采用。

    3．2 作用機(jī)理

      無(wú)論是外部涂敷法還是內(nèi)部混煉法，塑料用抗靜電劑的作用機(jī)理主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是在塑料表面形成導(dǎo)電層，從而降低其表面電阻率，使已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷迅速泄漏；二是賦予塑料表面具有一定的潤(rùn)滑性，降低摩擦系數(shù)．從而抑制和減少靜電荷的產(chǎn)生。

      抗靜電劑的作用效果與降低塑料表面電阻率之間有著直接的關(guān)系。由于抗靜電劑中的親油性基團(tuán)與樹(shù)脂有較強(qiáng)的親和力，使其能滲透或擴(kuò)散到樹(shù)脂內(nèi)部；而親水性基團(tuán)則在塑料表面形成導(dǎo)電層，或通過(guò)氫鍵與空氣中的水分相結(jié)合，從而降低表面電阻率，加速靜電荷的泄隔。極性較強(qiáng)的抗靜電劑即使不吸附水分。也具有很好的導(dǎo)電性，因而具有持久的抗靜電睦能。表面活性劑系抗靜電劑的親油性基團(tuán)和親水性基團(tuán)及其極性大小列于表2。

    4 影響抗靜電效果的因素

      影響抗靜電劑使用效果的因素有很多，除了其本身的分子結(jié)構(gòu)外，還受塑料性能和環(huán)境條件等其它因素的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    4．1 抗青爭(zhēng)電劑與塑料的相容性

      內(nèi)部混煉型抗靜電劑與塑料之問(wèn)的相容性對(duì)塑料的抗靜電效果有直接影響。相容性太好，由于分子間引力使抗靜電荊分子遷移困難，增加用量又會(huì)影響到塑料的其它物性。相容性太差?？轨o電劑容易析出塑料表面，造成滲出過(guò)剩，這不僅影響制品的外觀和加工性能，而且縮短抗靜電的有效期限。因此，在實(shí)際使用過(guò)程中．要求選用的抗靜電劑與塑料之間具有適度的相容性，當(dāng)塑料表面的抗

     靜電劑被損耗完后，內(nèi)部的抗靜電分子又能及時(shí)滲出表面，從而恢復(fù)抗靜電性能。

     采用外部涂敷法時(shí)，若兩者的相容性過(guò)好．則抗靜電劑分子容易向塑料內(nèi)部遷移．表面抗靜電劑的含量相應(yīng)減少，同樣會(huì)降低塑料的抗靜電作用效果。

    4．2 塑料的玻璃化溫度

     塑料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的高低直接影響到抗靜電劑分子的遷移速度。當(dāng)Tg低于塞溫時(shí)，由于鏈段分子的運(yùn)動(dòng)，使內(nèi)部抗靜電劑分子容易向表面遷移．如PE和PP等塑料的抗靜電性能比較容易維持。對(duì)于Tg高于室溫的塑料．如PS、PVC、abs等．由于在室溫條件下其鏈段分子已處于凍結(jié)狀態(tài)，抗靜電劑很難遷移到塑料表面。表3列出了不同Tg的塑料經(jīng)水洗后抗靜電性能的恢復(fù)情況。[7]

 

    4．3 塑料的結(jié)晶性

      通常，內(nèi)部混艨型抗靜電劑分子存在于塑料的非結(jié)晶部分，并且處于微膠粒狀的混合狀態(tài)．因此塑料的結(jié)晶性對(duì)抗靜電荊分子的表面遷移也有很大影響．結(jié)晶度越高．表面遷移越困難，則抗靜電效果越差。塑料結(jié)晶性對(duì)抗靜電效果的影響見(jiàn)表4。

    4．4 其它因素的影響

      環(huán)境溫度越高，塑料鏈段分子的運(yùn)動(dòng)越劇烈，有利于抗靜電劑向表面遷移，則抗靜電效果越好 空氣中的相對(duì)濕度越大．塑料的抗靜電性能也越好．因此，如果在塑料表面附有一薄層水相，便能起到泄漏靜電荷的作用此外，抗靜電劑與塑料中其它助荊之間的相互作用也會(huì)影響其抗靜電性能。如抗靜電劑與潤(rùn)滑劑的同時(shí)加入，抗靜電劑與無(wú)機(jī)阻燃劑的復(fù)合使用等必須考慮它們之間的相互影響。

    5 抗靜電劑研究的新進(jìn)展

    5．1 國(guó)外抗靜電劑的發(fā)展?fàn)顩r

      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。口 目前，研究人員正致力于研制開(kāi)發(fā)新型抗靜電劑。如美國(guó)Witco公司生產(chǎn)一種牌號(hào)為Markstat—AI 一26的季胺鹽類(lèi)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F's、ABS和PVC等多種塑料。井能改善制品的流動(dòng)性，色料分散性和共混物的相容性。kenrich石化公司研制的牌號(hào)為Kenstat的抗靜電劑，其抗靜電效果與大氣濕度無(wú)關(guān)．并且不會(huì)使制品表面起霜，使用量小(約為0．1 )。此外，日本第一工業(yè)制藥公司生產(chǎn)的'， 叉 、y IPE132，PEI39，日本松本油脂公司的TB109以及日本亍 才 油脂公司的 才天夕、y I-313等，都是性能優(yōu)良的抗靜電劑．總的看來(lái)，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。如AC1公司的抗靜電劑系列產(chǎn)品可以保持很長(zhǎng)時(shí)間的后效作用，美國(guó)菲澤公司生產(chǎn)的Autistat68適用于PE、PP和PS等多種樹(shù)脂，耐熱溫度高達(dá)240 C。Nortech公司研制的X【 D1045FI、XI D7103F1和XI D1053F2三種抗靜電濃縮母料則可用于電子產(chǎn)品包裝的低、中、高密度PE薄膜以及注射或吹塑成型的塑料制品中。甍國(guó)和日本的抗靜電劑在產(chǎn)品類(lèi)別上都逐漸形成系列化。此外，便于計(jì)量和操作加工的固體抗靜電劑品種也在逐漸增加。
    5．2 國(guó)內(nèi)抗靜電劑的開(kāi)發(fā)動(dòng)向

      我國(guó)對(duì)塑料用抗靜電劑的研制工作起步較晚，但近年來(lái)有關(guān)研究單位和生產(chǎn)單位在抗靜電劑新品種的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面已逐漸重視，井取得了一定的進(jìn)展。表5列出了目前國(guó)內(nèi)塑料用抗靜電劑的主要生產(chǎn)單位及其產(chǎn)品。



      此外，上海塑料制品二十一廠采用國(guó)產(chǎn)原料最近開(kāi)發(fā)成功聚烯烴抗靜電母料，可用于吹塑、注射、擠出等多種成型工藝，其表面電阻≤l0 n。具有較好的抗靜電效果，且不影響制品的機(jī)械性能。相對(duì)說(shuō)來(lái)，國(guó)內(nèi)抗靜電劑的研究還處于發(fā)展階段，現(xiàn)有產(chǎn)品的種類(lèi)牌號(hào)遠(yuǎn)不如國(guó)外的多，而且持久抗靜電性能也不夠理想。

     軍械工程學(xué)院靜電研究所新近研制的I 一H型抗靜電改性劑則具有顯著的抗靜電作用效果。這種摻雜滲透型改性劑與通常的抗靜電劑有所不同．尤其適合于PVC、PE和abs塑料的抗靜電改性處理，被改性的塑料制品適當(dāng)穩(wěn)定一段時(shí)期后，其表面電阻率從l0 12～10 14n下降到l0 4 ～10 9n．即使水洗或擦拭也不會(huì)失去抗靜電性能，因而具有持久抗靜電效果。表6和表7分別列出了I 一H型抗箭電改性劑對(duì)PVC和PE抗靜電性能的影響。[9]

    6 結(jié)語(yǔ)

      塑料用抗靜電劑在國(guó)外已經(jīng)成為一種廣泛采用的塑料掭加劑，隨著對(duì)電子產(chǎn)品和食品包裝等抗靜電性能要求的日益提高，抗靜電劑的需求量也越來(lái)越太。我國(guó)在這方面的技術(shù)水平與應(yīng)用研究尚有一定的差距。為此，在不斷完善現(xiàn)有抗靜電劑品種的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)系列化產(chǎn)品的研制工作，努力開(kāi)發(fā)抗靜電劑的新品種，尤其是抗靜電濃縮母料和具有多種功能的產(chǎn)品，積極發(fā)展高分子型抗靜電劑，應(yīng)用技術(shù)也從使用單一抗靜電劑向同時(shí)多種復(fù)合使用發(fā)展，從而進(jìn)一步擴(kuò)大抗靜電劑的應(yīng)用范圍，促進(jìn)我國(guó)塑料抗靜電研究向更高的水平發(fā)展   參考文獻(xiàn)

    [1]ModernP]asucs，1991，68(9)：74

    [2]Modern Plastics．1992，69(9)：81

    [3]Liu SH etM，Vacuumt 1989t 39；271

    [4]杜仕國(guó)，化工時(shí)刊，1995，(2)：23~25

    [5]趙擇卿，高分子材料抗靜電技術(shù)，北京：紡織工業(yè)出版杜，199l

    [6]玨英鴻，塑料手冊(cè)，北京：兵器工業(yè)出版社，1991

    [7]陳樣儉．塑料通訊，1981，(3)t 26～29

    [8]李志學(xué)．現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用．1993，5(4)：38~40

    [9]杜仕國(guó)等，南京大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，31(專(zhuān)輯)：277~181。