抗静电剂的应用
抗静电剂的作用原理

抗静电剂的作用原理
抗静电剂的作用原理是通过改变物体表面的电荷分布,减少或消除静电的积累。
静电通常是由物体表面的电子负荷不平衡引起的,而抗静电剂可以在物体表面形成一层薄膜或涂层,改变表面的电子分布,从而使负荷得到均匀分散。
具体来说,抗静电剂可以通过以下几种机制发挥作用:
1.导电机制:某些抗静电剂具有良好的导电性能,可以形成一
个导电层,使静电电荷能够快速流动,从而减少电荷的积累。
这种导电层可以与环境中的电流相连,将积累的电荷释放到地面,达到抗静电的目的。
2.抗静电荷分散机制:抗静电剂可以改变物体表面的电荷分布,使电荷分散得更加均匀。
此时,表面的正负电荷相互平衡,不会出现明显的静电现象。
3.抗静电屏蔽机制:有些抗静电剂可以形成一层绝缘膜,阻止
静电电荷在物体表面聚集,并起到屏蔽外界静电场的作用。
这样,即使环境中存在静电电荷,也不会对物体表面产生太大的影响。
总的来说,抗静电剂的作用原理是改变物体表面的电子分布,使电荷得到均匀分散,或通过导电层将电荷导出,从而减少或消除静电的积累。
这样可以防止静电对物体造成的危害,如火花放电、吸附尘埃等问题。
高分子塑料抗静电剂的机理分析和应用

高分子塑料抗静电剂的机理分析和应用高分子塑料是以树脂为基体,添加填料、着色剂、抗静电剂、填充剂和其他助剂等制成的。
塑料制品在使用过程中会产生静电,导致摩擦和磨损,影响其使用性能。
另外,随着塑料制品的应用范围越来越广,如汽车、家用电器、建筑材料和包装材料等,静电现象也日益突出。
为解决这些问题,人们开始研究和使用抗静电剂,以提高塑料制品的抗静电性能。
高分子塑料抗静电剂是一种添加到高分子树脂中的添加剂,主要是为了防止或减少摩擦起电现象的发生。
关键词:高分子塑料;抗静电剂;机理分析;应用引言塑料抗静电剂是一种能防止或减少摩擦起电现象发生的添加剂。
它在聚合物基体中分散均匀,可使聚合物的导电性能提高,从而起到防止或减少静电产生的作用。
随着高分子材料应用领域的扩展和制品要求的不断提高,塑料抗静电剂在塑料工业中得到了广泛应用。
目前,我国有许多厂家生产抗静电剂,其中有些抗静电剂还在不断改进中。
随着研究的不断深入,人们认识到聚合物材料中存在静电起电现象是一种普遍存在的现象,因此抗静电技术具有广泛的应用前景。
本文从抗静电剂的种类、抗静电性能指标、应用及发展方向等方面进行了综述。
1.无机抗静电剂无机抗静电剂是指在塑料制品中添加少量无机氧化物、氯化物和硅酸盐等。
由于无机抗静电剂价格便宜,又有抗静电效果,所以被广泛应用于塑料制品的抗静电改性。
目前常用的无机抗静电剂主要有:硅烷偶联剂、金属氧化物、硼酸盐、铝酸盐和钛酸盐等。
无机抗静电剂的主要优点是:价格低廉,工艺简单,效果好,耐候性好,无毒,无污染,对人体健康无害。
但是其缺点是:容易吸附空气中的水和二氧化碳等物质,所以不能用于有色塑料制品。
另外,无机抗静电试剂中的活性元素会与塑料制品中的有机成分发生反应,使塑料制品失去原来的性能。
因此在实际应用中要注意选择合适的无机抗静电试剂。
2.导电高分子导电高分子是指在分子间具有良好的相容性,能在较低温度下发生链转移反应的高分子。
在高温下,可使其导电性能随温度的变化而变化。
抗静电剂的合成及应用

专业实验VI实验报告实验题目:抗静电剂的合成与应用实践系别:班级:指导教师:学生姓名:同组同学:实验日期:实验成绩:实验四抗静电剂的合成及应用实验实验目的掌握烷基磷酸酯盐的合成工艺,并能够合成烷基磷酸酯盐产品,测试其抗静电性能用于腈纶等化纤类物的抗静电处理。
文献综述1.抗静电剂的分类用抗静电剂对纤维及其织物表面处理,降低纤维的比电阻,从而提高涤纶的抗静电性,以消除静电。
抗静电剂大多数为表面活性剂,它具有极性基团,可以吸湿,使聚合体的表面电阻减小,加快静电荷的散逸。
目前,抗静电剂品种很多,按离子型分类法,主要有阴离子型、阳离子型、两性及非离子型四种抗静电剂。
2.其优缺点如下:阴离子抗静电剂应用最广泛,但如何针对不同种类的纤维确定烷基数及中和剂等工作十分复杂。
阳离子抗静电剂对纤维的吸附性最强,因此,显示出最好的抗静电效果,尤其作为纤维制品的抗静电剂,不仅抗静电性好,而且使纺织产品手感得到明显地改善。
两性抗静电剂,其效果可与阳离子抗静电剂媲美,但价格昂贵,故目前使用范围不大。
非离子型抗静电剂,在一般湿度下抗静电效果一般,但在低湿度情况下却显露出明显的抗静电效果。
3阳离子表面活性剂的抗静电原理阳离子表面活性剂带有正电荷,而大多数纤维表面带有负电荷,由于相反电荷中和,抗静电效果比阴离子型和非离子型好,此外,它还能在纤维表面形成憎水性油膜,降低纤维的摩擦系数,显示出柔软平滑效果。
以季胺盐为例,它是由亲水基团和疏水基团所组成的。
其疏水基结构与阴离子表面活性剂相似,疏水基和亲水基的连接方式也很类同,即除亲水基直接连在疏水链上外,往往还通过酯、醚、酰胺等形式来连接,但溶于水时,其亲水基呈现正电荷(其亲水基团主要为碱性氮原子,也有磷、硫、碘等)。
由于其极强的吸附能力,容易在基体表面上形成亲油性膜及产生阳电性,故广泛用作纺织品的柔软剂及抗静电剂等(前者是由于亲油性膜的形成而使纺织品有憎水的作用以及能显著地降低纤维表面的静摩擦系数,从而使纤维具有良好的平滑性,而后者则是阳电性作用的表现)。
抗静电剂P和抗静电剂SN的应用性能及用量

抗静电剂P和抗静电剂SN的应用性能及用量溶解性:易溶于水及有机溶剂,具有一定的吸湿性质量标准:棕黄色黏稠膏状物;pH=8~9;,w 6.5%~8.5%应用性能:本品用作塑料制品的抗静电剂。
在纺织工业中作涤纶、丙纶等合成纤维纺丝用的油剂组分之一,可起润滑作用及增强纤维的抗静电性能。
用量:普通为总油剂量15%~10%生产办法:先将C8~C12加入搪瓷或搪玻璃搅拌反应釜,加热熔融后,再在搅拌下冷却至40℃以下,徐徐加入,控制温度在40℃以下。
加完后,升温至(55±2)℃ ,搅拌下保温反应3~3.5h,然后再升温至70℃,投入举行中和,至PH=7~8,待搅拌匀称后,趁热出料包装,即得成品。
2.抗静电剂SN 通用名:抗静电剂SN 化学名:十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐英文名:anstatic agent SN 分子式:C22H48N2O4 相对分子质量:404.62 外观:棕红色油状黏稠液体溶解性:在室温下易溶于水,以及、丁醇、苯、等有机溶剂。
50℃时可溶于、等。
对稀酸和稀碱稳定质量标准:棕红色油状黏稠液体或膏状物;pH=6~8;季铵盐,w60%±5%应用性能:本品用作塑料制品的抗静电剂,可作为、聚乙烯薄膜及塑料制品的静电消退剂。
也用作锦纶、涤纶、氯纶等合成纤维在纺丝、织造时的静电消退剂,具有优良的抗静电效果。
此外还可用作聚丙烯腈的染色均染剂。
本品可与阳离子表面活性剂混用,但不宜与阴离子表面活化剂混用。
用量:普通为纤维总质量的0.2%~0.5%,普通推举用量为塑料质量的0.5%~2%生产办法:在不锈钢反应釜内,先投入溶剂,再加入搅拌溶解。
徐徐加入,控制温度不得超过40℃,加完后,保持45~55℃下反应,向来搅拌到釜内不再产生烟雾为止。
然后密闭反应釜,渐渐升温至80℃左右,抽真空除去空气,再通,置换尽空气后,开头通入,釜内压力控制在0.3MPa 以下,反应温度90~110℃。
加完后,再继续搅拌反应1h。
抗静电剂作用

抗静电剂作用
嘿,你问抗静电剂作用啊?那咱就来唠唠。
这抗静电剂啊,作用可不小呢。
首先呢,它能减少静电产生。
你想啊,有时候咱碰到一些东西,“啪”的一下就被电到了,那可难受啦。
抗静电剂呢,就像个小卫士,阻止静电的产生。
比如说在塑料啊、纺织品这些容易产生静电的东西里加上抗静电剂,就没那么容易被电到喽。
然后呢,它还能消除已经产生的静电。
要是不小心有了静电,抗静电剂就赶紧行动起来,把静电给消除掉。
就像消防员灭火一样,把静电这个小“火”给扑灭。
这样就不会被静电弄得心烦意乱啦。
接着呢,抗静电剂能让东西表面更光滑。
静电会让东西表面变得粗糙,不好看。
抗静电剂就像个美容师,让东西的表面变得滑溜溜的,看着就舒服。
还有啊,它能提高东西的使用安全性。
要是静电太多,可能会引起火灾啥的,那可就危险啦。
抗静电剂就像个保镖,保护着我们的安全。
我给你讲个事儿吧。
我有个朋友,他在一个电子厂工作。
他们厂里生产的电子产品很容易产生静电,经常会把零件弄坏。
后来他们在生产过程中加入了抗静电剂,哇,静电问题就解决了。
零件也不容易坏了,生产效率也提高了。
他说这抗静电剂可真是个好东西。
总之呢,抗静电剂的作用就是减少静电产生、消除静电、让东西表面更光滑、提高使用安全性。
只要有了它,我们就能远离静电的困扰,让生活更美好。
让我们一起认识抗静电剂,用好抗静电剂吧。
化妆品中的抗静电剂的研究与应用

化妆品中的抗静电剂的研究与应用随着现代科技的发展,人们对化妆品的要求也越来越高。
然而,在干燥的气候条件下,许多人会面临一个常见问题——静电。
静电不仅会影响化妆品的使用体验,还可能导致肌肤问题。
为了解决这一问题,研究人员开始关注并研究抗静电剂在化妆品中的应用。
本文将探讨化妆品中的抗静电剂的研究与应用,包括相关原理、常见抗静电剂以及它们的效果与安全性。
1. 抗静电剂的原理静电是由于物体表面带电不平衡所引起的现象。
当两种材料接触并分离时,一个物体会获得正电荷,而另一个物体则会获得负电荷。
同样的道理也适用于化妆品与人体皮肤之间的接触。
因此,为了减少静电的积累,抗静电剂的应用就显得尤为重要。
抗静电剂的原理多种多样,主要可分为以下几种方式:1.1 表面活性剂表面活性剂是一种能够降低液体或固体界面表面张力的化学物质。
在化妆品中,某些表面活性剂可以分子吸附到肌肤表面,形成一层保护膜,有效地降低静电力的产生。
1.2 亲水性成分亲水性成分是指具有亲水性的化妆品成分,如水、甘油等。
这些成分能够增加肌肤的湿度,减少空气中的干燥程度,从而降低静电的产生。
1.3 导电性成分在某些情况下,添加导电性成分也可以有效减少静电的产生。
这些导电性成分能够提供一条静电释放的路径,使得电荷能够自由流动,并减少静电的积累。
2. 常见抗静电剂的应用现在,许多化妆品品牌已经开始使用抗静电剂来改善产品性能,提升用户体验。
下面是几种常见的抗静电剂及其应用情况:2.1 聚合物聚合物是一种常见的抗静电剂,它具有良好的导电性能。
在化妆品中,聚合物可以形成一层保护膜,抑制静电的产生,并且不会对肌肤造成刺激。
2.2 金属离子金属离子具有很好的导电性能,能够有效地减少静电。
许多化妆品品牌在产品中添加微量金属离子,以降低静电力。
2.3 抗氧化剂抗氧化剂具有减少化妆品氧化的作用,也可以在一定程度上减少静电的产生。
抗氧化剂能够稳定化妆品的成分,防止其分解产生静电。
为什么要用纺织抗静电剂给面料做整理

为什么要用纺织抗静电剂给面料做整理
静电现象主要是由于物体摩擦(接触—分离)或感应产生的。
产生静电后同性电荷相互排斥、异性电荷相互吸引,从而造成生产和生活中的静电干扰。
那为什么用纺织抗静电剂给面料做整理呢?
1、在生产过程中,由于静电的吸附和聚集,很容易导致卷布的现象,从而影响生产的效率和增加了次品率。
而用纺织抗静电剂就可以快速的导出静电荷,静电就不容易聚集了。
2.生活中因静电吸附,带有异性电荷的灰尘会附着在织物表面,上衣和裤子为不同材料时,不同极性的电荷造成相互吸引,出现衣服和衣服相互纠缠、衣服对人体纠缠的现象。
特别是在夏天,天气干燥,面料很容易贴在皮肤上,而引起尴尬的场面。
而用纺织抗静电剂就可以有效避免这种现象的产生。
非离子抗静电剂LD-9400H是杭州绿典化工通过长期的摸索改进,研发出来的一种高效、适用范围广、使用方便的非离子抗静电整理剂,它专门就用于对纺织品面料进行抗静电处理,可以轻松解决面料因为静电引起任何问题。
抗静电剂在纺织印染行业中的运用

随着市场经济的发展,人民生活水平的不断提高,人们对服装的款式、色彩及面料的品质有了更高的要求。
目前在纺织领域中,静电是比较常见的现象,也一直困扰着大家。
人们在穿、脱衣服及行走时会产生静电对人体造成危害、合成纤维、纱线或织物在加工或使用过程中由于摩擦而产生的静电对加工工序的造成影响。
为了防止和解决静电产生,纺织助剂抗静电剂应运而生。
今天就和大家分享有关抗静电剂在纺织印染领域的应用知识。
★应用要求:抗静电剂不可影响织物原有的风格,不存在再沾污等问题。
对其他树脂有良好的相容性,不影响树脂整理的效果。
并且在与其他助剂拼用时相互不影响。
不降低染色织物的各项牢度,有较好的手感。
无泡沫或低泡性,并且不会腐蚀加工机械。
无臭味、对人体皮肤无刺激、无伤害。
1、抗静电剂在涤纶织物上的应用抗静电剂的分子结构中含有吸湿性聚氧乙烯基团和反应性基团,它的抗静电性能由聚醚的亲水性产生,耐洗性则由它的相对高分子质量与反应性基团产生。
聚酯链段与涤纶分子结构同,热处理后形成共晶,结成长链,也使耐洗性大大提高,且分子链段越长,分子质量越大,耐洗性越好。
用非离子抗静电剂对涤纶织物进行整理的最佳工艺:浸扎法。
抗静电剂用量大概50 g/L左右,180-190 C焙烘30s。
整理织物在相对湿度大于40%时的抗静电效果显著,具有较好的耐洗性能,对织物的白度及色变影响较小。
2、抗静电剂在腈纶上的应用因为聚丙烯睛纤维所固有的疏水性和绝缘性,所以静电现象严重,大大限制了腈纶在更多领域的应用。
腈纶纤维的整理工艺浸渍法:室温浸渍15~20min (浴比1: 10) - +脱水- +烘干(100C)→定形( 180~190C X 30sec)。
浸轧法:抗静电剂10-40 g/L。
二浸二轧工作液(轧余率70~80%)- +烘干(100"C)- +定形(180~190C X 30sec)。
3、抗静电剂在羊毛纤维上的应用在后整理柔软过程中加入适量的抗静电剂,即可获得具有一定抗静电性能的毛精纺面料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
抗静电剂在塑料中的应用陈宇王朝晖广东华南精细化工研究院,江门,529141在现代工业生产及日常生活中,静电危害往往造成重大损失和灾难。
(1)在加工具有较大表面积的塑料制品如薄膜、纤维或粉料时,静电力严重干扰加工过程,阻碍薄膜或纤维的正常缠绕。
在薄膜加工过程中,薄膜间会发生粘连,同时薄膜的可印刷性也会被静电削弱。
粉状物料在运输过程中,会发生结团或架桥现象。
(2)大多数制品在使用过程中因静电吸附灰尘,极大的影响了商品的外观、卫生性和功能性。
如农膜表面因静电吸附灰尘会影响薄膜的透光性,从而影响棚内作物的生长。
(3)在电子产品的塑料薄膜包装中,放电过程有可能损坏产品:如电子芯片的封装和拆卸。
防止聚合物表面产生静电的方法主要有空气离子化法、加湿法、金属接触放电法、辐射线法、导电物质导入法、表面形成吸湿膜法、化学处理变性法及应用抗静电剂等。
其中,主要应用于塑料制品使用过程中的是掺入导电物质和添加抗静电剂。
加入的导电物质一般为金属粉或金属短纤维、导电炭黑、导电聚合物短纤维等,能使制品具有良好的导电性(表面电阻率<106Ω)或抗静电性(表面电阻率在106~108Ω之间)。
金属化合物的抗静电效果较好,但是价格较高,普通制品承受不了。
目前应用最多的抗静电方式是添加抗静电剂。
抗静电剂是一种能防止产生静电荷,或能有效地消散静电荷的以表面活性剂为主体的化学添加剂。
使用抗静电剂的方式是在制品表面涂敷或内添加。
从抗静电性能的检测和评价指标表面电阻率可用于区分抗静电材料和导电材料的区别,如表1所示:表1 导电材料和抗静电材料的表面电阻率/Ω(23℃,RH50%)导电材料静电消散材料抗静电材料绝缘材料<106106~108108~1012>1012<106106~109109~1012>1012<106106~108108~1013>1013目前就导电、抗静电材料的分界线说法不一,导电材料与静电消散材料之间的界限为105或106Ω,静电消散材料与抗静电材料之间的界限为108或109Ω,抗静电材料与绝缘材料之间的界限为1012或1013Ω。
美国是抗静电剂最大生产和消费国,主要采用羟乙基化脂肪胺、季铵盐化合物、脂肪酸酯类抗静电剂,用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚碳酸酯等。
欧盟也是生产和消费抗静电剂的主要地区,所用抗静电剂中50%为羟乙基化脂肪胺,25%为脂肪烃磺酸盐,25%为季铵盐和脂肪酸多元醇酯。
日本多用非离子型和阳离子型抗静电剂,其中20%用于PVC,30%用于PP。
我国抗静电剂发展较快,主要是塑料工业用高效无毒抗静电剂、合成纤维工业用高效多功能抗静电剂及表面处理剂。
一、抗静电剂的作用机理电荷载流子的产生、转移导致了高分子材料的起电。
在高分子材料的接触、摩擦过程中,电荷不断产生又不断泄漏,因此其电荷量是一个动态平衡值。
影响最后残留电荷量的主要因素为各种材料对正或负电荷的相对亲和力(与材料化学基团的性质、取向等有关)、材料的电阻率(与周围环境的温度、湿度、杂质等有很大关系)以及两表面间真正接触面积的大小(取决于表面状态及接触或摩擦压力等)。
防止静电必须打破电荷平衡以降低残余电荷量。
要么降低静电的产生量,要么增大静电的泄漏量。
抗静电剂正好同时兼有这两方面的作用,主要体现在平滑作用、电中和作用、导电作用三个方面。
高聚物表面的表面活性剂分子不是以单分子层定向排列,而是以几个分子层排列。
随着层数的逐渐增多,分子的取向度逐渐降低,如同金属的原子层滑移一样,表面活性剂分子的层与层之间也会出现较大的平向滑移现象。
这样不仅会使高聚物材料与摩擦物体间距离增大。
即减小了实际接触面积,并可显著降低摩擦系数,从而防止静电荷产生。
表面活性剂的导电作用主要体现在它的吸湿性上。
其结构一般同时具有亲水基和憎水基。
表面活性分子在高聚物表面上形成连续的吸附层后,就会吸附空气中的水蒸汽,从而改变高聚物表面的吸湿性能。
被表面活性剂吸附的水层将作为离子(包括质子)或电子运动的场所。
离子型抗静电剂在水层中将离解为游离阴、阳离子。
当游离离子与高聚物表面产生的电荷符号相反时,就会产生电中和作用。
空气中二氧化碳在水中溶解形成的离子和抗静电剂形成的离子通过其运动达到导电目的。
羟基和氨基能放出质子。
含羟基和氨基的抗静电剂在水中可按如下质子导电形式来描述电荷转移过程:N—羟乙基取代的伯胺有抗静电效果,酰胺中N,N—二羟乙基取代的化合物有特别高的抗静电效果。
表面活性剂分子中羟基数目越多,其抗静电作用与空气中湿度的关系就越小。
根据上述的质子导电机理证明:凡通过氢桥形成的线形缔合或能形成分子内环状缔合的体系,都有较高的抗静电效果。
又如阴离子表面活性剂中,磷酸衍生物要比硫酸或磷酸盐有更高的抗静电效果,因为磷酸衍生物能与水分子发生健合作用,从而表现出类似阳离子表面活性剂的性能。
例如磷酸酯与水键合,表现出类似于氧鎓化合物的性能,从而大大改善表面电导率。
非离子抗静电剂(如聚乙二醇型)的导电机理,可用聚氧乙烯链中氧原子的剩余价力与被吸附水分子中的氢原子成键,从而生成阳离子络合物来解释。
这类非离子抗静电剂在水溶液中呈现阳离子的特征,即与水作用可生成如下作用的聚氧鎓化合物:当聚乙二醇类非离子表面活性剂在高聚物表面作定向排列后,其电荷传递过程也可设想成按如下质子传导方式进行:因此非离子表面活性剂抗静电效果与其所处环境的相对湿度有较大关系。
无论是形成聚氧鎓化合物的离子导电机理,还是聚乙二醇类的质子导电机理都须在有水的环境下进行,而且增加吸湿量,有利于离子结构物质的电离和离子、质子的迁移。
二、影响抗静电效果的因素1.分子结构和特征基团性质及添加量抗静电剂的效果首先取决于它作为表面活性剂的基本特性——表面活性。
表面活性与分子中亲水基种类、憎水基种类、分子的形状、分子量大小等有关。
当抗静电剂分子在相界面上作定向吸附时,就会降低相界面的自由能及水和塑料之间的临界接触角。
这种吸附作用,不仅与基体的性质有关,而且还与表面活性剂的性质有关。
根据极性相似规则,表面活性剂分子的碳氢链部分倾向与高分子链段接触,极性基团部分倾向与空气中的水接触。
高分子材料作为疏水材料,抗静电剂在其表面的主要作用就是形成规则的面向空气中的水的亲水吸附层。
抗静电剂的亲水吸附能力是不同的,随亲水基和憎水基的结构变化而变化。
一般来说,憎水基的碳链越长,亲油性越好;亲水基的极性越强,亲水性越强;但有时会受到某些阴离子的干扰。
如以下结构的双季铵盐的吸附能力随—(CH2)n—中n的增加而增大:但当用Cl—取代Br—后,就看不到这种变化。
对于氯取代的双季铵盐,当R=C7H15时,表面活性很低;憎水基增长至C10H21时,表面活性显著增大;但当憎水基增至C16H33后,活性又降低;憎水基长度相同时(R=C8~C10),n减少即缩短两个氮原子间的距离时,表面活性迅速增加;n增加则表面活性下降。
具有相同憎水基的双季铵盐比单季铵盐和三季铵盐的表面活性要强。
氧乙烯化后,抗静电剂的憎水部分和亲水部分都会发生改变,从而产生多种特性。
分子中的聚氧乙烯链增长会增加表面活性剂在水中的溶解度和改变它的润湿、乳化、去污等性能。
聚氧乙烯链在水中具有的极性和溶解度是由于醚键的氧能与水生成水合物。
升高温度则会使水合物破坏,使这些物质的溶解度降低。
C10~C14的脂肪醇和C8~C9烷基酚的环氧乙烷加成物是最为有效的表面活性剂。
如0.1%癸醇环氧乙烷加成物C10H21(OCH2CH2)2OH的水溶液在20℃时的表面张力为24.9mN·m-1,增加醇中的碳原子数或提高温度都会使表面张力增大。
在空气湿度相同的情况下,亲水性好的抗静电剂会结合更多的水,使得聚合物表面吸附更多的水,离子电离的条件更充分,从而改善抗静电效果。
通过质子置换,也能发生电荷转移。
含有羟基或氨基的抗静电剂,可以通过氢键连成链状,在较低的湿度下也能起作用。
在干燥的空气环境中,若要求塑料制品成型之后立即发挥抗静电性,采用多元醇单硬脂酸酯抗静电剂非常有效。
图1给出了以上两种类型的抗静电剂的典型应用实例。
只有在相对湿度50%的环境中贮存一段时间之后,聚丙烯中的羟乙基烷基胺才表现出最佳的抗静电效果,而且受湿度的影响非常大。
硬脂酸单甘油酯在加入之后立即产生抗静电效果且不受湿度的影响,但是随着贮存时间的延长,其作用效果明显下降。
图1 抗静电特性随时间的变化(1mm厚PP注塑板)R0—表面电阻;t—时间1-无抗静电剂;2-0.5份单硬脂酸甘油酯;3-0.15份羟乙基烷基胺(C12~C14)适当的添加剂组合可以使高玻璃化转变温度聚合物具有更好的抗静电效果。
单硬脂酸甘油酯和羟乙基烷基胺复合使用可以使表面积较大的聚烯烃产品,如取向膜迅速发挥抗静电效果,而且具有长期持续的效用(见图2)。
图2 1mm厚注塑的装饰用板盘中不同抗静电剂之间的协同效应R0—表面电阻;t—时间1-无抗静电剂;2-甘油单硬脂酸酯0.5份;3-羟乙基烷基胺(C12~C14)0.15份4-甘油单硬脂酸酯0.35份+羟乙基烷基胺0.15份添加型抗静电剂效果决定于添加剂向塑料制品表面的迁移速率。
当塑料制品表面被一层连续的导电层覆盖时,电荷的衰减才达到最佳。
抗静电剂的分子量太高,不利于它向高聚物表面迁移;分子量太低,耐洗涤性和表面耐摩擦性不佳。
通常抗静电剂的分子量比高聚物分子量小得多。
加入低分子量物质可能会使高聚物材料的物理机械性能恶化。
为了减少这种不良影响,抗静电剂的一般添加量为0.3%~2.0%。
抗静电剂的添加量还视制品用途而异。
CMC(临界胶束浓度)值是表面活性剂表面活性的一种量度。
CMC值越小,表面活性剂达到表面(界面)吸附的浓度越低,或形成胶束所需浓度越低,因此抗静电性的起效浓度也越低。
不同结构的抗静电剂添加量不同,并且随制品形式的不同而不同。
添加量有一个范围。
过低,抗静电效果不明显,过高,会影响材料的物理机械性能。
薄膜、片材等薄制品的添加量较少,厚制品的添加量则相对较多。
抗静电剂与聚合物的相容性遵循极性相近相容原理。
高分子材料都具有长碳链结构,多属非极性树脂,有的具有极性端基,增强了极性。
抗静电剂同时具有憎水基(非极性)和亲水基(极性)。
一般憎水基碳链越长,与聚合物的相容性越好。
亲水基若极性很强,则与聚合物的相容性不好;若极性较弱,则亲水吸附性较差。
相容性太好,抗静电剂不易迁出,达不到抗静电效果;相容性不好,迁出太快,持效期太短,影响长期使用。
因此在设计和使用抗静电剂时需要考虑上述因素,通过实验筛选抗静电剂的品种及最佳使用量。
2.基材树脂除表面活性剂的结构和性能外,抗静电性还与高聚物的结构、玻璃化温度、结晶性能、介电常数及表面性能等有关。
表面性能中除表面形状、多孔性等以外,最主要的是表面能或表面张力。