1 前言

      眾所周知，塑料具有較好的電絕緣性能，因而廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領域。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。如塑料薄膜加工過程中常因靜電而發(fā)生卷曲和粘附，電子計算機及其它電子產(chǎn)品因使用塑料殼體所帶來的靜電損害等等。輕則出現(xiàn)各種質量問題，嚴重時還會引起燃燒或爆炸等惡性事故。因此，塑料的抗靜電問題已經(jīng)引起人們的高度重視。[1、2]

      塑料的抗靜電處理方法很多，如機械法、濕度調節(jié)法和物理化學改性法等。[3]由干前兩種方法受設備或環(huán)境條件的制約，因此目前普遍采用添加抗靜電劑的化學改性方法。即將抗靜電劑加入到樹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程中的靜電積累。

    2 抗靜電劑的種類及其特性

      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構中含有親水性和親油性兩種基團。根據(jù)分子中親水性基團能否電離，可分為離子型和非離子型，離子型中又可分為陽離子型、陰離子型和兩性離子型。表l列出了抗靜電劑的種類及其適用樹脂 [4]。

      其中，陽離子型抗靜電劑的抗靜電性能優(yōu)良，但耐熱性相對較差，而且對皮膚有害，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，但與樹脂的相容性較差 并對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，對制品的物性無不良影響，但用量相對較大。兩性離子型的最大特點是既能與陽離子型又能與陰離子型抗靜電劑配合使用，抗靜電效果類似千陽離子型，但耐熱性能不如非離子型。高分子型目前尚未廣泛使用，國外一般用作外部涂敷型抗靜電劑。

     3 抗靜電劑的使用技術與作用機理
   3．1使用技術

      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)點是操作簡單，用量較少，并且不影響制品的成型加工性能。缺點是使用壽命較短．經(jīng)過水洗或摩擦后，抗靜電馀層容易脫落或消失，因此是一種暫時性的抗靜電處理方法 國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內部混煉法則是將抗靜電劑與樹脂經(jīng)機械混合后再加工成型，抗靜電劑分子由塑料內部向表面遷移，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，內部抗靜電分子還可以移向表面，從而恢復萁抗靜電性能，因此又稚為“永久性”抗靜電劑，這種技術目前已被廣泛采用。

    3．2 作用機理

      無論是外部涂敷法還是內部混煉法，塑料用抗靜電劑的作用機理主要表現(xiàn)在兩個方面：一是在塑料表面形成導電層，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系。由于抗靜電劑中的親油性基團與樹脂有較強的親和力，使其能滲透或擴散到樹脂內部；而親水性基團則在塑料表面形成導電層，或通過氫鍵與空氣中的水分相結合，從而降低表面電阻率，加速靜電荷的泄隔。極性較強的抗靜電劑即使不吸附水分。也具有很好的導電性，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和親水性基團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構外，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)在以下幾個方面。

    4．1 抗青爭電劑與塑料的相容性

      內部混煉型抗靜電劑與塑料之問的相容性對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，增加用量又會影響到塑料的其它物性。相容性太差。抗靜電劑容易析出塑料表面，造成滲出過剩，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，在實際使用過程中．要求選用的抗靜電劑與塑料之間具有適度的相容性，當塑料表面的抗

     靜電劑被損耗完后，內部的抗靜電分子又能及時滲出表面，從而恢復抗靜電性能。

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

    4．2 塑料的玻璃化溫度

     塑料玻璃化轉變溫度(Tg)的高低直接影響到抗靜電劑分子的遷移速度。當Tg低于塞溫時，由于鏈段分子的運動，使內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情況。[7]

 

    4．3 塑料的結晶性

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

    4．4 其它因素的影響

      環(huán)境溫度越高，塑料鏈段分子的運動越劇烈，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影響其抗靜電性能。如抗靜電劑與潤滑劑的同時加入，抗靜電劑與無機阻燃劑的復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展

    5．1 國外抗靜電劑的發(fā)展狀況

      由于抗靜電劑是塑料加工中不可缺少的添加劑，因此，抗靜電劑在國外的發(fā)展很快。尤其是美國、西歐和日本等發(fā)達國家，無論是抗靜電劑的生產(chǎn)量還是消耗量均居世界前列?？?nbsp;目前，研究人員正致力于研制開發(fā)新型抗靜電劑。如美國Witco公司生產(chǎn)一種牌號為Markstat—AI 一26的季胺鹽類抗靜電劑，具有極好的抗靜電性能，且對pvc的熱穩(wěn)定性無損害。Hoechst公司開發(fā)的一種粒狀抗靜電劑，屬于脂肪族陰離子磺酸鹽，牌號為hostastat HSI，適用干F's、ABS和PVC等多種塑料。井能改善制品的流動性，色料分散性和共混物的相容性。kenrich石化公司研制的牌號為Kenstat的抗靜電劑，其抗靜電效果與大氣濕度無關．并且不會使制品表面起霜，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，國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)品可以保持很長時間的后效作用，美國菲澤公司生產(chǎn)的Autistat68適用于PE、PP和PS等多種樹脂，耐熱溫度高達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。甍國和日本的抗靜電劑在產(chǎn)品類別上都逐漸形成系列化。此外，便于計量和操作加工的固體抗靜電劑品種也在逐漸增加。
    5．2 國內抗靜電劑的開發(fā)動向

      我國對塑料用抗靜電劑的研制工作起步較晚，但近年來有關研究單位和生產(chǎn)單位在抗靜電劑新品種的開發(fā)應用方面已逐漸重視，井取得了一定的進展。表5列出了目前國內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產(chǎn)原料最近開發(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，且不影響制品的機械性能。相對說來，國內抗靜電劑的研究還處于發(fā)展階段，現(xiàn)有產(chǎn)品的種類牌號遠不如國外的多，而且持久抗靜電性能也不夠理想。

     軍械工程學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穩(wěn)定一段時期后，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PVC和PE抗靜電性能的影響。[9]

    6 結語

      塑料用抗靜電劑在國外已經(jīng)成為一種廣泛采用的塑料掭加劑，隨著對電子產(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越太。我國在這方面的技術水平與應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上，應加強系列化產(chǎn)品的研制工作，努力開發(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，應用技術也從使用單一抗靜電劑向同時多種復合使用發(fā)展，從而進一步擴大抗靜電劑的應用范圍，促進我國塑料抗靜電研究向更高的水平發(fā)展   參考文獻

    [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，化工時刊，1995，(2)：23~25

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

    [6]玨英鴻，塑料手冊，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．現(xiàn)代塑料加工應用．1993，5(4)：38~40

    [9]杜仕國等，南京大學學報，1995，31(專輯)：277~181。