助剂化学课件9章 抗静电剂和柔软剂

(2)脂肪胺、胺盐及其衍生物
常用于合成纤维油剂的静电清除剂，录音材料的抗静 电剂，常见的有伯胺、仲胺和叔胺盐。
烷基伯胺是利用邻苯二甲酰亚胺与相应的卤烷作用。然 后水解而成。
月桂醇与环氧氯丙烷及乙醇胺作用
（3）咪唑啉盐
咪唑啉类抗静电剂是带有一个长链烷基的咪唑啉化台物， 抗静电效果好，适用于作塑料和唱片加工用的内部抗静电 剂，典型化合物如：
ห้องสมุดไป่ตู้
3．抗静电剂的作用机理
（1）外用抗静电剂的作用机理
当用抗静电剂溶液浸渍高聚物材料时，抗静电剂(一般为表面 活性剂)的亲油部分牢固地附着在材料表面．而亲水部分则从 空气中吸收水分，从而在材料表面形成薄薄的导电层．起到消 除静电的作用。 阳离子表面活性剂吸附在纤维表面
(2)内用抗静电剂的作用机理
油品导电率愈低．电荷消散的时间愈长。液体燃料的抗静电 剂可使油品导电率提高104一105倍、并顺利地导走静电。
9.3 抗静电剂的类型与合成
目前广泛应用的抗静电剂主要分为
阳离子型 阴离子型 非离子型 两性型 高分子型
1．阳离子型抗静电剂
(1)季铵盐 在阳离子型抗静电剂中，季铵盐是最常用的一类。它们的
2．静电的逸散
体积传导 表面传导 主要 向空气中辐射
(1)电荷的表面传导：
水是高介电常数的液体，与干燥的塑料和纺织品相比具有很 高的导电性，如果在高分子材料表面附着一层薄薄的连续相 的水就能起到泄漏电荷的作用。
表面活性剂型抗静电剂的亲油基吸附在材料表面，而亲水基 排列在材料—空气界面，这些稠密排列的亲水基容易吸收环 境中的微量水分，而形成一个单分子导电层。
抗静电剂
添加在树脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纤维表面的用 以防止高分子材料和液体燃料静电危害的一类化学添加剂统 称为抗静电剂。
抗静电剂按化学结构来说一般都是表面活性剂，其分子中有 极性基团和非极性基团。
常用的极性基团(即亲水基)有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的 阴离子，胺盐、季胺盐的阳离子，以及-OH，-O-等基团。
2．阴离子型抗静电剂
(1)硫酸酯及其盐 常用于合成纤维油剂的静电消除剂，典型化告物结构如下：
(2)磷酸酯及磷酸酯盐
磷酸酯和磷酸酯盐用于合成纤维和塑料，静电消除效果很好。
（3)烷基水杨酸盐
当抗静电剂为离子型化合物时，本身便具有离子导电作用；
(2)电荷的体积传导
一些导电化台物．加金属粉末、导电纤维、炭黑等，以微 粒状分散在聚合物材料中，可有效调节制品的抗静电性能。
其作用机理是： 1 在电压作用下，间距<1nm 的导电粒子间形成导电通路，
2 在聚合物隔开的导电离子之间，电子轨道跃迁也会 产生导电作用。
静电荷的积累既可发生存固／固界面上．也能发生产固／ 气、固／液相界面上。
(1) 纤维的静电现象
羊毛、尼龙、人造毛等具有酰胺键的纤维是倾向于带正电．
而聚酯，聚丙烯腈等带负电。
(2)其他高分子材料的静电现象
高分子材料的带电主要是由于高分子材料的高表面电阻，致 使所产生的静电荷一时很难泄漏，积累的静电荷越来越多而 造成的。
按抗静电剂的用途可分为： 塑料加工用 纤维加工用 涂料用 油品用抗静电剂等。
9.2 抗静电剂的作用机理
1．静电的产生与积累 两种不同物质的表面相互接触，瞬间就能产生电荷，而很
小的静电荷，就足以形成极高的静电压。
一般来说，分子中含有极性基团较多的聚合物易带正电， 而非极性聚合物则带负电荷。静电荷的积累是造成静电灾 害的根源。
助剂化学课件9章 抗静电剂和柔软剂
合成材按照表面电阻率来分: ≤105Ω.cm-1 可导性材料； >1014Ω.cm-1 绝缘材料 109-1014Ω.cm-1 抗静电材料
在工业上采用抑制静电荷的产生和促进电荷的泄漏来解决 材料的带电问题。有以下几种方法
1 提高材料加工环境和使用场所的湿度，有利于抑制电荷的产生 和促进电荷的泄漏 2聚合物进行结构改性，引入极性化或离子化基团,提高导电性； 3 在材料加工过程中利用导电装置或在制品中加入导电性材料； 4 用氧化剂或采用电晕放电处理制品表面，提高高分子材料 表面的导电性； 5 在高分子材料中添加导电性填料，如炭黑、金属氧化物粉 末或金属粉末； 6 采用导电性高分子材料或导电性涂料进行表面预处理； 7 添加抗静电剂，提高高分子材料的极性或吸湿性。
内用抗静电剂是在树脂加工中与之混和后再进行成型加工， 或直接添加于液体燃料中而起作用的。
内用抗静电剂在树脂中的分布是不均匀的。当抗静电剂的添 加量足够时．在树脂表面就形成一层稠密的排列．其亲水的 极性基向着空气一侧成为导电层。
抗静电剂表面浓度高于内部，在使用中潜伏在树脂内部的抗 静电剂不断渗出到表向，补充缺损的抗静电剂分子导电层。
常用的非极性基团(即亲油基)有：烷基、芳烷基等。
分类
按结构分类 （主要依据其极性基团） 阴离子型 阳离子型 非离子型 两性离子型 高分子型 复配型抗静电剂。
按使用方法抗静电剂可分为： 外部涂层用（暂时性） 内部添加用（混炼型）
按抗静电剂与材料的结合方式可分为： 反应型 混入型
(3)液体燃料的起电
绝对纯净的有机液体一般由于没有离子不易起电
但石油产品在炼制和输送过程中不可避免地带进杂质如有机 金属盐、氧化产物、沥青等，其浓度只要达到l0-9g/L，就可 以严重起电，当油品通过管壁、微孔过滤器时，油中如正离 子吸附在管壁，而负离子留在液体内，液体流动，电荷通过 液体导走，液体在储油罐中建立电场发生火花放电。
静电消除效果好。同时具有很大的吸附力。这类抗静电剂 常用于合成纤维作纺丝油剂，并作聚酯、聚氯乙烯、聚乙 烯醇薄膜及塑料制品等的抗静电剂。
缺点是耐热性不够好，容易发生热分解。
制备：由叔胺与烷基化试剂反应合成的，可以形成多种季 铵盐型抗静电剂
月桂基三甲基氯化铵
十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，产品适用于聚酯，聚 氯乙烯，聚乙烯醇等合成纤维的纺丝油剂；亦可用作聚酯， 聚乙烯薄膜及塑料制品等的静电消除剂，聚丙烯纤维的染 色匀染剂等