抗静电剂
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防止静电的方法
要解决材料带电问题有两种方式 ： ▪ 抑制静电荷的产生 ▪ 促进电荷的泄漏
.
主要方法：
▪ 提高环境湿度
▪ 对材料进行结构改性
▪ 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
▪ 使用氧化剂和采用电晕放电处理制品表 面
▪ 在高分子材料中添加导电性填料
▪ 使用抗静电剂 ，这是目前普遍采用的方 法
.
电荷的传导及抗静电剂作用原理
抗静电剂分子在聚合物表面吸附示意图 纤维防静电. 示意图
抗静电PVC
.
抗静电PS
防静电PI
防静电PC
EVA
.
静电保护 PE
电纺丝PLA EP
PMMA
.
丁腈
PVC
PU .
抗静电剂
▪ 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.
.
抗静电剂作用原理
添加型抗静电剂的作用机理主要是抗静电剂的亲水基团 增加薄膜表面的吸湿件，吸附空气中的水分，形成微薄的水 膜，起泄漏电荷的作用。也可增加薄膜表面的光滑性，降低 摩擦系数，防止摩擦起电。涂层型抗静电剂的作用机理主要 是增加薄膜表面的离子浓度，以阴离子中和正电荷或以阳离 子中和负电荷的方法防止电荷积累。介屯常数大的抗静电剂 可增加摩擦体间的介电性，使介电损耗增加，起到抗静电作 用。
.
抗静电剂的分类
种类
结构
主要成分
适用树脂
阳离子型 季胺盐
<亲油基>单烷基、二烷基
PVC
<对离子>卤素、硝酸、有机酸
阴离子型
磷酸盐 磺酸盐
<亲油基>脂肪酸、聚氧化乙烯附加物 <亲油基>烷基、烷基苯
PS、PE、 PP、PVC
非离子型 两性型
脂肪酸 多元醇酯
聚氧化乙烯附加 物
内胺盐 丙胺酸盐
<亲油基>单烷基、二烷基 <多元醇>丙三醇、聚甘油、聚氧 化乙烯、山梨糖醇、多元醇 <亲油基>烷基胺、烷基酰胺 <亲水基>聚氧化乙烯
第十七章 抗静电剂 2011-10-24
.
生活中的静电
▪ 塑料梳子梳头。 ▪ 深色的裤子在冬天吸附灰尘。 ▪ 电视表面吸收灰尘。 ▪ 电脑内部，特别是心爱的笔记本吸附灰尘。
.
静电的危害
▪ 在医药上引尘、引菌 ▪ 医疗手术时引起电颤事故 ▪ 矿山、石油化工上引起火灾、爆炸 ▪ 在电子工业中破坏集成电路 ▪ 在纺织上引起纤维聚集 ▪ 静电妨碍正常的加工工艺
.
常用永久性抗静电剂
▪ 聚氧化乙烯（PEO）的共聚物 ▪ 聚乙二醇/甲基丙烯酸共聚物 ▪ 聚乙二醇体系聚酰胺或聚酯酰胺 ▪ 环氧乙烷/环氧丙烷共聚物 ▪ 含季胺盐基团的甲基丙烯酸酯类共聚物
.
高聚物带电原因
H el mh ol：任何两种化学组成不同或组成相同但聚集态不同的材料，其内部结构中的 电荷载流子能量分布是不同的，当这两种材料相接触、摩擦时，就会在它们的表面上 发生电荷的再分配，也就是说在材料的表面上产生了电荷的转移，形成(+) (一)双电层。 当材料相互分离时，使正负电荷分离而产生静电，同时随着距离的拉大，电容减小产 生高电压。 C o eh n.F renkel－Wilcke：当不同高聚物材料相互摩擦时，由于它们具有不同的介电 系数导致电荷的从新分配而产生静电，其中介电系数大的带下电，小的带负电。
.
聚酰胺
1013～1014
3 乙基纤维素 1013～1014
聚酯
1012～1014
密胺树脂
1012～1014
脲醛树脂
1012～1013
4
环氧树脂 108～1014 醋酸纤维素 1010～1012
硝酸纤维素 1010～1011
酚醛树脂 109～1012
聚乙烯醇 5 纤维素
干酪素
107～109 107～109 107～109
CH3
R N+ CH3 C H 2C O O -
C H2C H2O H
R N + C H2C H2O H C H2C O O -
.
▪ 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 )n OH
R CH CH2
OO B
OO
R CH CH2
.
抗静电剂的使用技术
<阳离子基>胺、烷基酰胺 <阳离子基>碳酸、磺酸
ABS、PE、 PP、PVC
PS、ABS
高分子型 聚丙烯酸衍生物
<亲水基>聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、季 铵
PE、PP
.
各类抗静电剂的主要特征
▪ 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
R [ R N R]+ X -
R
~CH2 (CH CH2 )N CONH R N+ (CH2)3~ X- Y
.
抗静电作用原理
W—能量；—比电阻；ａ—导电带；ｃ—接收体；ｄ—供电体；ｖ—介频带
固体的电子结构和导电机理（能带模型）
.
E—电场强度；s—距离
塑料带电表面的.电荷纵向分布
常见 高分子聚合物带电性
高分子化合
分类
物
电阻率/Ω·cm－1
分类
高分子化合 物
电阻率/Ω·cm
－1
聚乙烯
1016～1020
聚丙烯
1016～1020
聚苯乙烯
1017～1019
1 聚四氟乙烯 1015～1019
ABS树脂 1～4.8×1016
聚碳酸酯 2.1×1016
2
聚偏二氯乙 烯 聚氯乙烯 丙烯酸树脂 聚氨基甲酸 酯
1014～1016 （软）1014～1016 （硬） 1014～1015 1013～1015
3 聚硅酮
1013～1014
主要有外涂和内加两种方式：
▪ 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
▪ 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
.
高分子型永久抗静电剂
高分子永久型抗静电剂是进年来研究开发的一类新型 抗静电剂，属于亲水性高聚物。将亲水性高聚物加入到基 体树脂中，可得到高分子永久型抗静电树脂。这种技术的 关键是提高永久型抗静电剂在树脂中的分散程度和状态， 因为它在母体中形成“芯壳”结构，并以此为通路泄露电 荷。其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 。
[R C O N H C 3H 6N +(C H 3)2C 2H 4O H ]N O 3-
.
▪ 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 SO3M
O R O P OM
OM
.
▪ 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
防止静电的方法
要解决材料带电问题有两种方式 ： ▪ 抑制静电荷的产生 ▪ 促进电荷的泄漏
.
主要方法：
▪ 提高环境湿度
▪ 对材料进行结构改性
▪ 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
▪ 使用氧化剂和采用电晕放电处理制品表 面
▪ 在高分子材料中添加导电性填料
▪ 使用抗静电剂 ，这是目前普遍采用的方 法
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电荷的传导及抗静电剂作用原理
抗静电剂分子在聚合物表面吸附示意图 纤维防静电. 示意图
抗静电PVC
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抗静电PS
防静电PI
防静电PC
EVA
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静电保护 PE
电纺丝PLA EP
PMMA
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丁腈
PVC
PU .
抗静电剂
▪ 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.
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抗静电剂作用原理
添加型抗静电剂的作用机理主要是抗静电剂的亲水基团 增加薄膜表面的吸湿件，吸附空气中的水分，形成微薄的水 膜，起泄漏电荷的作用。也可增加薄膜表面的光滑性，降低 摩擦系数，防止摩擦起电。涂层型抗静电剂的作用机理主要 是增加薄膜表面的离子浓度，以阴离子中和正电荷或以阳离 子中和负电荷的方法防止电荷积累。介屯常数大的抗静电剂 可增加摩擦体间的介电性，使介电损耗增加，起到抗静电作 用。
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抗静电剂的分类
种类
结构
主要成分
适用树脂
阳离子型 季胺盐
<亲油基>单烷基、二烷基
PVC
<对离子>卤素、硝酸、有机酸
阴离子型
磷酸盐 磺酸盐
<亲油基>脂肪酸、聚氧化乙烯附加物 <亲油基>烷基、烷基苯
PS、PE、 PP、PVC
非离子型 两性型
脂肪酸 多元醇酯
聚氧化乙烯附加 物
内胺盐 丙胺酸盐
<亲油基>单烷基、二烷基 <多元醇>丙三醇、聚甘油、聚氧 化乙烯、山梨糖醇、多元醇 <亲油基>烷基胺、烷基酰胺 <亲水基>聚氧化乙烯
第十七章 抗静电剂 2011-10-24
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生活中的静电
▪ 塑料梳子梳头。 ▪ 深色的裤子在冬天吸附灰尘。 ▪ 电视表面吸收灰尘。 ▪ 电脑内部，特别是心爱的笔记本吸附灰尘。
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静电的危害
▪ 在医药上引尘、引菌 ▪ 医疗手术时引起电颤事故 ▪ 矿山、石油化工上引起火灾、爆炸 ▪ 在电子工业中破坏集成电路 ▪ 在纺织上引起纤维聚集 ▪ 静电妨碍正常的加工工艺
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常用永久性抗静电剂
▪ 聚氧化乙烯（PEO）的共聚物 ▪ 聚乙二醇/甲基丙烯酸共聚物 ▪ 聚乙二醇体系聚酰胺或聚酯酰胺 ▪ 环氧乙烷/环氧丙烷共聚物 ▪ 含季胺盐基团的甲基丙烯酸酯类共聚物
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高聚物带电原因
H el mh ol：任何两种化学组成不同或组成相同但聚集态不同的材料，其内部结构中的 电荷载流子能量分布是不同的，当这两种材料相接触、摩擦时，就会在它们的表面上 发生电荷的再分配，也就是说在材料的表面上产生了电荷的转移，形成(+) (一)双电层。 当材料相互分离时，使正负电荷分离而产生静电，同时随着距离的拉大，电容减小产 生高电压。 C o eh n.F renkel－Wilcke：当不同高聚物材料相互摩擦时，由于它们具有不同的介电 系数导致电荷的从新分配而产生静电，其中介电系数大的带下电，小的带负电。
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聚酰胺
1013～1014
3 乙基纤维素 1013～1014
聚酯
1012～1014
密胺树脂
1012～1014
脲醛树脂
1012～1013
4
环氧树脂 108～1014 醋酸纤维素 1010～1012
硝酸纤维素 1010～1011
酚醛树脂 109～1012
聚乙烯醇 5 纤维素
干酪素
107～109 107～109 107～109
CH3
R N+ CH3 C H 2C O O -
C H2C H2O H
R N + C H2C H2O H C H2C O O -
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▪ 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 )n OH
R CH CH2
OO B
OO
R CH CH2
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抗静电剂的使用技术
<阳离子基>胺、烷基酰胺 <阳离子基>碳酸、磺酸
ABS、PE、 PP、PVC
PS、ABS
高分子型 聚丙烯酸衍生物
<亲水基>聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、季 铵
PE、PP
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各类抗静电剂的主要特征
▪ 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
R [ R N R]+ X -
R
~CH2 (CH CH2 )N CONH R N+ (CH2)3~ X- Y
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抗静电作用原理
W—能量；—比电阻；ａ—导电带；ｃ—接收体；ｄ—供电体；ｖ—介频带
固体的电子结构和导电机理（能带模型）
.
E—电场强度；s—距离
塑料带电表面的.电荷纵向分布
常见 高分子聚合物带电性
高分子化合
分类
物
电阻率/Ω·cm－1
分类
高分子化合 物
电阻率/Ω·cm
－1
聚乙烯
1016～1020
聚丙烯
1016～1020
聚苯乙烯
1017～1019
1 聚四氟乙烯 1015～1019
ABS树脂 1～4.8×1016
聚碳酸酯 2.1×1016
2
聚偏二氯乙 烯 聚氯乙烯 丙烯酸树脂 聚氨基甲酸 酯
1014～1016 （软）1014～1016 （硬） 1014～1015 1013～1015
3 聚硅酮
1013～1014
主要有外涂和内加两种方式：
▪ 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
▪ 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
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高分子型永久抗静电剂
高分子永久型抗静电剂是进年来研究开发的一类新型 抗静电剂，属于亲水性高聚物。将亲水性高聚物加入到基 体树脂中，可得到高分子永久型抗静电树脂。这种技术的 关键是提高永久型抗静电剂在树脂中的分散程度和状态， 因为它在母体中形成“芯壳”结构，并以此为通路泄露电 荷。其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 。
[R C O N H C 3H 6N +(C H 3)2C 2H 4O H ]N O 3-
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▪ 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 SO3M
O R O P OM
OM
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▪ 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