抗静电材料

采用有机化合物改性的富含羟基的极性嵌段共聚物(PEOPOH)为抗静电剂基体，复配金属溶胶制备尼龙用抗静电剂。

并研究抗静电剂在尼龙6工程塑料与尼龙6纤维中的应用与性能。

制备了基体聚合物分子量不同、改性基团不同和添加相容剂的三类抗静电剂，用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)等对抗静电剂进行了表征和分析。

FTIR分析表明，基体聚合物中存在改性化合物官能团，添加金属溶胶后特征吸收峰的强度变强，说明基体聚合物成功引入了改性官能团，抗静电剂的基体与金属溶胶产生相互作用；XRD表明，抗静电剂的衍射峰包含了基体聚合物与金属溶胶的衍射峰，说明成功引入了金属溶胶；DSC表明，添加金属溶胶后，抗静电剂基体聚合物的结晶度随着金属溶胶的添加而减小，添加金属溶胶较多的抗静电剂的基体聚合物结晶度较小，说明引入的金属溶胶对基体聚合物的结晶度有影响；TGA表明，各类抗静电剂的最大热分解速率温度(T<,P>)都大于尼龙6塑料的加工成型温度(235℃)，添加金属溶胶含量大的抗静电剂的T<,P>较高，说明添加金属溶胶能够提高抗静电剂的热稳定性。

将该抗静电剂或抗静电母料应用于尼龙6树脂中，通过挤出切粒，注塑成型，制得了抗静电尼龙6片材。

研究了添加相同量的不同抗静电剂的抗静电尼龙6片材的力学性能与抗静电性能，研究了基体聚合物的分子量、金属溶胶添加量与相容剂的添加量对抗静电尼龙6片材的力学性能与抗静电性能的影响，发现采用金属溶胶添加质量百分含量为30％且添加了质量百分含量为20％的相容剂的抗静电剂制备的抗静电尼龙6片材具有较佳的力学性能和抗静电性能，其体积电阻率比空白尼龙6下降4个数量级而且添加抗静电剂后对材料力学性能的影响较小，在添加份数相同的情况下比汽巴精化的产品抗静电剂P的抗静电效果稍好。

制备了两种抗静电剂母料M30和D20，研究了添加不同份数的抗静电剂母料制备的抗静电尼龙6片材的力学性能和抗静电性能，比较了两种抗静电剂母料制备的抗静电尼龙6片材的力学性能和抗静电性能，发现在添加份数相同的情况下，采用添加了相容剂的抗静电剂制备的抗静电母料D20所制备的抗静电尼龙6片材具有较好的力学性能与抗静电性能，母料添加份数在10份至14份时，制备的抗静电尼龙6片材具有较佳的力学性能和抗静电性能。

在实验室进行了纺丝小试实验，研究了自制的两种抗静电剂母料M30、D20与汽巴精化的抗静电剂P的可纺性以及纺出的丝织成的抗静电尼龙丝袜的抗静电性能，发现抗静电剂母料D20与汽巴精化的抗静电剂P的可纺性良好，而抗静电母料M30的可纺性较差，D20与P制成的尼龙丝袜的抗静电性能良好。

在工厂进行了纺丝中试实验，介绍了FDY尼龙6纺丝工艺，研究了抗静电剂母料D20与抗静电剂P的可纺性以及所纺出的丝的基本性能与采用纺得的尼龙丝所制备的尼龙丝袜的抗静电性能。

在工厂的实际生产条件和环境下，经过24小时连续不断的纺丝实验，发现两者都具有较佳的可纺性，纺出的丝具有较好的力学性能和纤维方面的基本性能，丝所制备的尼龙丝袜的抗静电性能都达到了实际应用的要求，自制的抗静电剂母料D20比汽巴精化的抗静电剂P具有更好的成本效益性
高分子材料依其优美的外观、低廉的价格、出色的电绝缘性能、良好的加工性能和耐化学性能而获得广泛应用。

但在摩擦时容易积累静电荷，导致表面吸尘、薄膜闭合、电子器件击穿、电击和爆炸等许多灾害。

为消除静电危害，工业上一般将材料的表面电阻率限制在1012Ω/sq.以下。

添加低分子量抗静电剂是最常见的抗静电措施，由于这种改性材料主要是利用抗静电剂在材料表面吸附的水分降低表面电阻率，因此耐久性差，不耐洗，对环境湿度的依赖性大，而且材料的耐热温度和表面特性都有不同程度下降。

经炭黑、金属填料改性的聚合物，虽能获得比较好的永久性抗静电性能，但也存在价格高、不易着色、填料易脱落或氧化以及物性下降等缺点。

材料表面改性是提高材料表面抗静电性能的一个重要途径。

本文采用等离子体表面改性技术对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子材料(表面电阻率为1015Ω/sq.)进行处理，以提高其抗静电性能。

(1)采用Ar等离子体对PMMA材料进行表面改性，研究了Ar等离子体处理时间、气体压强、放电功率对材料表面亲水性的影响，通过材料表面电阻率的测定对改性材料的抗静电性能进行评价。

接触角测定表明：材料表面的亲水性得到了显著改善，在等离子体处理时间3min；气体压强50Pa；放电功率40W的条件下，材料对水的接触角从80.4°降低到47°。

通过测定此条件下材料的表面电阻率发现：Ar等离子体处理材料表面能明显改善材料表面的亲水性，但对材料表面的抗静电性能却没有明显的改善。

(2)用Ar 等离子体预处理活化材料表面，以提高PMMA表面的亲水性，然后以Ar等离子体引发聚乙二醇(PEG-200)在PMMA表面固定化，以改善其抗静电性能。

实验中研究了PEG-200浓度、Ar等离子体固定时间、气体压强、放电功率对材料表面亲水性和表面电阻率的影响，同时确定了改善材料表面抗静电性的最佳条件。

衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)分析结果表明：Ar等离子体可以将PEG-200以化学键的形式固定于PMMA表面。

原子力显微镜(AFM)对其进行表面形貌分析后表明：等离子体固定PEG前后PMMA的表面形貌发生了明显变化。

表面电阻率测定结果表明：等离子体固定PEG后的PMMA表面电阻率下降了3～6个数量级，最佳条件下修饰的PMMA材料的抗静电性能显著提高，而且经等离子体预处理后固定PEG的PMMA表面电阻率值明显比未经等离子体预处理直接固定PEG的PMMA表面电阻率值低。

(3)尝试Ar等离子体技术和紫外光照射相结合，在无光引发剂的条件下实现了丙烯酰胺(AAm)在PMMA表面的接枝聚合，以改善材料表面的抗静电性能。

实验中探讨了等离子体预处理时间、放电功率、气体压强、AAm单体浓度和紫外照射时间对材料表面电阻率的影响，并且研究了AAm单体浓度和紫外照射时间对材料表面亲水性的影响。

通过ATR-FTIR和扫描电子显微镜(SEM)分析研究了PMMA接枝AAm前后表面性能和表面形貌的变化，结果表明：AAm已经成功接枝于PMMA表面。

抗静电性能测试表明：接枝丙烯酰胺可以使PMMA材料的抗静电性能显著提高，表面电阻率下降了3～5个数量级。

通过对表面电阻率和接触角测定结果的分析表明：在PMMA表面接枝AAm后，不仅保持了材料表面的亲水性，而且还赋予材料一定的抗静电性能。