请教王老师，聚四氟乙烯乳液中用何种抗静电剂？

聚四氟乙烯乳液中用何种抗静电剂？谢谢

咨询者：杨先生　咨询时间：2007-12-25　状态：已回复

下面有一篇这方面的文章,你可以研究一下:
（一）、静电的产生
聚合物的电学性质
一提起高聚物的电学性质，人们马上会想起高聚物是一种优良的电绝缘体，广泛用作电线包皮。这的确是高聚物优良的电学性质的一个重要方面，即高的电阻率、很高的耐高频性、高的击穿强度，所以是一种理想的电绝缘材料。
其实有的高聚物还具有大的介电常数和很小的介电损耗，从而可以用作薄膜电容器的电介质。
还有其他具有特殊电功能的高聚物相继出现，比如高聚物驻极体、压电体、热电体、光导体、半导体、导体、超导体等。
研究高聚物的电学性质，除了生产上的实用价值外，它还有重要的物理意义，因为高聚物的电学性质往往最灵敏地反映高分子内部结构和分子运动之间的关系。电学性质能在比力学性质更宽的频率范围内测定，测定精确性和灵敏性都高，因而成为研究高分子结构和分子运动的有力手段。
一、聚合物的介电性
介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质。通常用介电常数和介电损耗来表示。
根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ，可以把高聚物按极性的大小分成四类：
非极性（μ＝0）：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等
弱极性（μ≤0.5）：聚苯乙烯、天然橡胶等
极性（μ＞0.5）：聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等
强极性（μ＞0.7）：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛树脂、氨基塑料等
聚合物在电场下会发生以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。聚合物的极化程度用介电常数ε表示。它定义为介质电容器的电容比真空电容器增加的倍数

式中：V为直流电压；Q0、Q分别为真空电容器和介质电容器的两极板上产生的电荷；Q’为由于介质极化而在极板上感应的电荷。
介电常数的大小决定于感应电荷Q’的大小，所以它反映介质贮存电能的能力。
非极性分子只有电子和原子极化，ε较小；极性分子除有上述两种极化外，还有偶极极化，ε较大。此外还有以下因素影响ε：
（1）极性基团在分子链上的位置。在主链上的极性基团活动性小，影响小；在柔性侧基上的极性基团活动性大，影响大。
（2）分子结构的对称性。分子结构对称的，极性会相互抵消或部分抵消。
（3）分子间作用力。增加分子间作用力（交联、取向、结晶）会使ε较大；减少分子间作用力（如支化）会使ε较小。
（4）物理状态。高弹态比玻璃态的极性基团更易取向，所以ε较大。
表7-6列出常见聚合物的ε值。
表7-6 常见聚合物的介电常数
聚 合 物 ε
聚四氟乙烯 2.0
聚丙烯 2.2
聚乙烯 2.3－2.4
聚苯乙烯 2.5－3.1
聚碳酸酯 3.0－3.1
聚对苯二甲酸乙二醇酯 3.0－4.4
聚氯乙烯 3.2－3.6
聚甲基丙烯酸甲酯 3.3－3.9
尼龙 3.8－4.0
酚醛树脂 5.0－6.5
聚合物在交变电场中取向极化时，伴随着能量损耗，使介质本身发热，这种现象称为聚合物的介电损耗。通常用介电损耗角正切tanδ来表示介电损耗。一般高聚物的介电损耗时非常小的，tanδ＝10－3～10－4。
当聚合物用作绝缘材料或电容器材料时，希望介电常数大而介电损耗小为好，以免发热消耗电能，而且引起老化。但作为聚合物的高频焊接，又希望有较大的介电损耗。
因为介电损耗主要是取向极化引起的，因而通常ε越大的因素也越会导致较大的介电损耗。非极性聚合物理论上讲没有取向极化，应当没有介电损耗，但实际上总是有杂质（水、增塑剂等）存在，其中极性杂质会引起漏导电流，而使部分电能转变为热能，称电导损耗。
与力学损耗相似，介电损耗也用来研究聚合物的玻璃化转变和次级松弛，所得谱图称为聚合物的介电松弛谱（温度谱或频率谱）。图7-60是聚四氟乙烯介电损耗的温度谱。

二、聚合物的导电性
高聚物存在两种导电机理：电子电导（电子、空穴）和离子电导（正、负离子）。一般高聚物主要是离子电导。有强极性原子或基团的高聚物在电场下产生本征解离，可产生导电离子。而非极性高聚物本应不导电，它的理论计算的比体积电阻1025Ω·cm，但实际上要小好几个数量级，原因是杂质带来的。这些杂质是少量没有反应的单体，残留的催化剂、助剂以及水份，都能在电场下离解而成为导电的主要载流子。
高聚物导体、半导体则主要是电子电导。
对聚合物加一直流电源时，发现通过的电流为表面电流和体积电流之和。I=Is＋Iv
相应地电阻也可以分为体积电阻Rv和表面电阻Rs
为了比较不同材料的导电性，通常采用电阻率。电阻的大小与试样厚度h成正比，与试样面积S成反比，比例系数就是体积电阻率ρv。
或 （单位：Ω·cm）
类似地，对于表面电阻率ρs有
式中：l为电极的长度；b为电极间的距离。
一般讲电阻率没有特别注明时，都是指体积电阻率（即比体积电阻）。这是最重要的电学性质之一，按ρv将材料分为导体、半导体和绝缘体三类。
导体 ρv＝0～103Ω·cm
半导体 ρv＝103～108Ω·cm
绝缘体 ρv＝108～1018Ω·cm以上
ρv和ρs都是用一个三电极装置测定（图7-61），该装置由主电极、环形电极和下电极组成。测定ρv时样品被测面积就是主电极的面积；测定ρs时电极长度为主电极的周长。



聚合物的导电性能受分子结构及外界条件的影响：
（1）极性聚合物的导电性要好于非极性聚合物。
（2）存在共轭体系的，导电性好。
（3）分子量增大能使电子电导增大，但离子电导减小。
（4）结晶度增大可使电子电导增大，而离子电导减小。
（5）聚合物残留的导电性“杂质”（如催化剂、导电性填料、水分等）含量越大，则导电性越好。其中水对极性聚合物影响大，但对非极性聚合物影响很小。
（6）温度升高，聚合物导电性急剧增强。
表7-7列出了常见聚合物的体积电阻率


从表7-7可见普通聚合物是绝缘体。但有的聚合物导电性很强，称为导电高分子，是一类功能高分子，详见第八章的8.4.7。
聚合物处于强电场中，材料可以从介电状态转变为导电状态，这时材料局部被烧毁，这种现象叫介质的击穿。图7-62表示材料在击穿前后电压与电流的关系，在图上dV/dI=0处的电压Vb称为击穿电压。定义击穿电压与绝缘材料厚度h的比值为介电的介电强度：Eb = Vb/h（单位为MV·m-1或KV·mm-1）。这是高分子材料电绝缘性能的一个重要指标。一般极性聚合物Eb＝10～20 MV·m-1，而作为绝缘用的聚合物薄膜要求Eb＝50～100 MV·m-1。
三、聚合物的静电现象
1．静电的产生
任何两个固体，不论其化学组成是否相同，只要他们的物理状态不同（如表面的不均匀性等等），其内部结构中电荷载体能力的分布也就不同。当这样两个固体接触时，在固－固表面上就会发生电荷的再分配，在它们重新分离之后，每一固体将有比接触或摩擦前更多的正（或负）的电荷。这种现象叫静电现象。
聚合物在生产、加工和使用过程中，与其他材料、器件发生接触以至摩擦是免不了的，这时只要在高聚物几百个原子中转移一个电子，就会使整个聚合物带有相当大的电荷量，变成带电体。例如在日常生活中，大家都知道，脱去合成纤维的衣服时，经常会听到放电的响声，在暗处还可以看到放电的辉光。在生产中这类例子更多，塑料从模具中脱下来时常常带有静电。合成纤维在纺丝过程也会带电，吸水性很低的（＜0.5%）聚丙烯腈纤维因摩擦而产生的静电可达1500伏以上。纤维拉伸静电的积累甚至可达上万伏。
更重要的是一旦高聚物带上静电荷以后，由于聚合物的高绝缘性而难以漏导，一些非极性聚合物（聚乙烯等）静电可保持几个月之久。
关于静电产生的机理至今还没有定量的理论，一般认为是聚合物摩擦时，ε大的带正电，ε小的带负电。也就是极性易带正电，非极性高聚物易带负电。

物质在上述序列中的差距越大，摩擦产生的电量越多。
2．静电的危害和利用
一般来说，静电作用在聚合物加工和使用过程中是个不利因素。
（1）静电妨碍正常的加工工艺。尤其是合成纤维工业中特别突出。摩擦生电产生吸引或排斥力，使合成纤维在纺丝、牵伸、织布、打包等各道工序都发生困难。
（2）静电作用损坏产品质量。例如高聚物由于静电吸附灰尘或水气而影响材料的质量，胶卷会因为吸尘而影响清晰度，静电电压超过4000伏时会发生电火花而使胶片感光。涤纶制成的录音带由于涤纶片基放电产生噪音会影响录音质量。
（3）可能危机人身及设备安全。静电引起的火花放电，在有易燃易爆物质存在的场合下，会酿成巨大的灾祸。有人统计，化学工业中的事故大约有十分之一是由静电所引起的。
因此防止静电所产生的危害是有重要意义的。
静电另一方面人们又用它来为人类服务，静电复印、静电照相，日常生活中利用氯纶的静电来治疗关节炎也是人们熟知的。
3．静电的防止
为消除静电，目前，使用较为广泛的是抗静电剂，即将抗静电剂加到聚合物材料中，或涂布在聚合物材料的表面上，以提高材料表面的导电性，使带电的聚合物材料迅速放电，以防止静电的积聚。
抗静电剂是一些表面活性剂，如阴离子型（肥皂、烷基磺酸钠、芳基磺酸酯等）；阳离子型（季胺盐、胺盐等），以及非离子型（聚乙二醇等）。
在纤维纺丝工序中则采取“上油”的措施，给纤维表面涂上一层具有吸湿性的油剂，它吸收空气中的水分而增加导电性。而在塑料中，抗静电剂常作为添加剂添加到塑料中，依靠抗静电剂扩散到塑料表面而起作用。例如PVC糖果纸的生产中要将100张PVC薄膜叠在一起进行剪裁，如果不加抗静电剂，切好的糖果纸很难分开，这时就需要添加内用型的抗静电剂。
（二）、消除静电的方法
要结合生产实际、包装材料的用途（包装什么产品）、顾客的使用条件等情况，采取不同的抗静电技术来消除静电。常见的抗静电技术如下：
1、物理消除法
物理消除法是在不改变材料性能的情况下，利用静电本身固有的特性来消除的方法。如“接地”消除法，就是在工序上安装消静电毛刷。将刷体置于纸张或塑料卷材的收卷或放卷处，并使消静电毛刷的接地端可靠接地，而不能接于设备或导辊上。因为设备有可能接地不良；部分导辊经过阳极处理，表面生成氧化铝，而氧化铝是不导电的。例如高压放电式静电消除法，即采用高压放电式静电消除器来消除静电。该静电消除器按放电极性分为单极性和双极性。单极性静电消除器只中和一种电荷（正电荷或负电荷），双极性静电消除器既可以消除正电荷，又可以消除负电荷。环境湿度控制法也是较为常见的一种，增加车间环境的相对湿度（适宜在60％～70％范围），可以提高塑料、纸张表面的水分，形成微薄的、可以导电的水膜，从而加速静电泄漏。以上三种相结合的静电消除法在进行印刷、复合、分切以及制袋工艺时较为常见。
2、化学消除法
化学消除静电法即抗静电剂处理技术，主要是将抗静电剂（表面活性剂）通过添加（填充）技术或涂层技术，对树脂或基材进行电性能改性的方法，是较为彻底和完善的抗静电技术。但由于添加或涂布了抗静电剂，引起了材料化学成分的改变，因而该技术不适用于对纸张的处理，只适用于对塑料树脂的改性。
特别是在包装食品、医药、化妆品、化工产品等，要注意安全性、卫生性以及与基体树脂的相容性等等，故而技术含量较高。具有抗静电性能的包装材料，不仅杜绝了由于静电引起的各种质量事故，而且为顾客提高了包装效率，保证了封口强度，因而得到顾客的认可。令人欣慰的是，塑料工业界早在上世纪90年代初期就加强了对抗静电剂的研究，抗静电剂的性能日趋成熟，抗静电剂处理技术也得到了广泛的推广与使用。
2.1 添加型处理技术
该技术（即母粒技术）是将添加型抗静电剂按一定浓度（百分之几到百分之几十）与热塑性树脂混合，并添加多种助剂，经熔融、混炼、造粒，制得抗静电母粒。抗静电剂的选用，要注意与基体树脂的相容性。若相容性太差，则制得的抗静电粒子性能较差；但相容性太好，则抗静电剂向表面迁移的速度太慢，难以形成抗静电水膜。选用与制品树脂相同的树脂作为基体树脂，在进行熔融、混炼、造粒的过程中，要尽可能维持较低的加工温度，防止抗静电剂因热稳定性不好而分解甚至变质。利用抗静电粒子制备抗静电塑料薄膜，常采用三层（ABC）共挤吹塑工艺。注意添加抗静电母粒的比例要根据其有效物的浓度确定，并依据测试结果作适当调节，使其表面电阻率ps在1011Ω左右即可；添加量增大不仅增加产品成本，而且会对后期的加工工序带来不利影响。若要制备抗静电复合包装材料，则把抗静电粒子加入功能面（热封面），而不加入复合面（电晕处理面），以免迁移出的抗静电剂及水膜形成阻隔层，影响复合后材料的剥离强度。也可将抗静电母粒按一定比例加入涂覆级树脂如PE、PP中经挤出复合（流延）工艺，从而避免了薄膜因粘连及吸附异物等引发的质量问题。
2.2 涂层型处理技术
涂层型抗静电剂处理技术是将离子型表面活性剂制成抗静电涂料，涂覆于塑料薄膜表面，起防止电荷积累效果。涂层型抗静电剂的选用，要根据被涂覆基材的功函数大小来确定。塑料材料的功函数大，则易带负电；其功函数小，则带正电。常见的塑料材料中功函数由大到小的顺序前面已谈到，PP、PE极易带负电，宜采用阳离子型表面活性剂涂覆；PET、PA极易带正电，宜采用阴离子型表面活性剂涂覆。要求塑料薄膜表面润湿张力大于38dyn/cm；抗静电涂料成膜性好、耐摩擦、耐化学腐蚀且作用持久。制备抗静电涂料的方法是：将抗静电剂溶解于成膜性好、与塑料薄膜附着牢固的醇溶性或酯溶性树脂或乳液中；也可用聚氨酯粘合剂作载体，用酯类溶解；还可溶解于溶剂型塑料涂料中，制成抗静电涂料。涂布时注意选择合适的涂布干量，设定好干燥箱阶梯温度，控制好卷取速度及环境相对湿度，防止涂布后产生雾度、彩虹等现象。
3、静电的测量与测试
对包装材料的静电测量主要是测量其所积累电荷的电压，可采用静电电压表进行测量，且要先选择最大量程，而后逐步缩小量程。对包装材料表面电阻率的测试，要依据GB/1410－89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，在规定的环境温度、相对湿度条件下进行。测得其表面电阻率在109Ω－1012Ω范围内，即具有抗静电性能。
静电是一种常见的物理现象，有物体运动就容易产生静电。加之包装印刷业几乎所有的加工工艺都是在绝缘材料表面进行，静电的产生就不足为奇。只要我们加深对静电产生的机理、危害的认识，科学、经济地运用抗静电技术，就能保持软塑包装材料的快速发展，并运用到各个领域。
（三）、抗静电剂综述
塑料表面产生静电可能引起各种问题，如妨碍生产，发生火花导致爆炸和损坏电子设备的集成电路。清除静电的办法一般是使用表面活性剂，如抗静电剂来降低聚合物的表面电阻。由于这样的助剂具有吸湿性，在聚合物的表面吸收大气中的水分而形成一层很薄的导电薄膜，从而使静电迅速消除。在这一过程中水分起着重要的作用，随着大气湿度的提高，聚合物的表面导电能力也提高，使静电荷迅速流失，产生较好的抗静电性能。
根据用法的不同，表面活性抗静电剂有两种，即外用的和内用的、外用的、或局部的抗静电剂是通过喷撒、擦搽或浸渍而施于聚合物的表面。这种外用抗静电剂虽然适用于多种聚合物，但它们的效力只是暂时的，事后与溶剂接触或与它物磨擦很容易失掉。内用抗静电剂则是在聚合物加工过程中掺合于其中。这样的表面活性抗静电剂能够补充因搬运处理而被磨蚀的抗静电功能。这种内用抗静电剂的作用有赖于喷霜。这里喷霜的意思是指加入于树脂中的内用抗静电剂部分地向聚合物表面迁移的过程。因此，内用抗静电剂具有长期的抗静电保护作用。 表面活性抗静电剂可分为阳离子型的、阴离子型的和非离子型的。 阳离子抗静电剂通常是些长链的烷基季按、磷或领盐，以氯化物作平衡离子。它们在极性基质中，如硬质聚氯乙烯和苯乙烯类聚合物中效果很好，但对其热稳定性有不良影响。这类抗静电剂通常不得用于与食物接触的物品中；而且抗静电效果仅为乙氧基化胺类之类内用抗静电剂的1／5到1／10。
阴离子抗静电剂通常是些烷基磺酸、磷酸或二硫代氨基甲酸的碱金属盐，也是主要用于聚氯乙烯和苯乙烯类树脂中；它们在聚烯烃类树脂中的应用效果与阳离子抗静电剂相似。在阴离子抗静电剂中，烷基磺酸钠已广泛应用于苯乙烯系树脂、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯中。 非离子型抗静剂如乙氧基化脂肪族烷基胺代表着最大的一类抗静电剂。它们广泛地应用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和其他苯乙烯系聚合物中。现在生产销售的有好几种乙氧基化烷基胺，其区别在于烷基链的长度和不饱和度的大小。乙氧基化烷基胺是很有效的抗静电剂，即使是在相对湿度低的情况下亦然，而且长期有效。这类抗静电剂已获联邦食品医药管理局批准，应用于与食品间接接触的物品中，其他商业上有价值的非离子型抗静电剂还有乙氧基化烷基酸胺，如乙氧基月桂酷胺，及甘油一硬脂酸酯（GMS）。乙氧基月桂酷胺适用于在湿度小的环境里使用的聚乙烯和聚丙烯，而且要求有速效长效的抗静电功能的场合。GMS类抗静电剂则只考虑用于加工过程中的静电保护。尽管GMS向聚合物表面迁移的速度快，但它不能像乙氧基化烷基胺或乙氧基化烷基酸胺那样发挥持久的抗静电作用。
可以将高达 75％的液体或低熔点的乙氧基化烷基肢和聚合物掺合制成浓缩母料，这些母料是自由流动的小球状产品，易于装运，而其混炼时易于分散。乙氧基化烷基胺母料的优点可归纳如下：
（1）分散性好，添加了预分散活性材料。
（2）装运性好，自由流动的小球状产品，易计量，易混合。
（3）加工性能好，在挤出机中少有螺杆打滑。
抗静电剂的最佳选用和添加量取决于聚合物的性质、加工方式、加工条件、其他助剂的种类和多少、相对湿度和聚合物的最终用途。为了获得足够的抗静电作用所需的时间是不同的，抗静电保护作用的生成速度和持续时间可以通过提高抗静电剂的浓度而增加。但是，过量使用抗静电剂可能导致最终制品的表面油滑，有损于印刷性能或粘合性能。未经处理的无机填料和颜料，可将防静电剂分子吸附到它们的表面上，从而降低抗静电剂的作用。这种现象可以由增加抗静电剂的用量而得以补偿。但是，对于那些与食物接触的用品而言，抗静电剂的添加量必须符合联邦食品与药物管理局的规定（详见“联邦规定法典，21（21CFR）”）。（Code of Federal Regulations,Title 21(21CFR））。
用于聚乙烯时，选用何种乙氧基化烷基胺抗静电剂需考虑它们的物理形态，即膏状、液体、小颗粒或固体。如果乙氧基化牛脂胺因其呈膏状而不能处理，则可用液体的乙氧基化油胺。在高温加工的条件下（180℃以上），可以选用乙氧基化硬脂酞胺。如果需要速效抗静电作用，则可选用乙氧基化月桂酷胺。用于聚丙烯时，要考虑的问题与用于聚乙烯时相仿。无论用于哪种树脂，都必须考虑联邦食品与药物管理局的有关各项用途的规定限度。用于苯乙烯系聚合物时，建议选用乙氧基化椰子胺或其某一种适当的母料。
一般情况下抗静电剂是在密炼机或挤出机中与颜料和其他助剂一起混配。从技术上讲，纯抗静电剂，如乙氧基化烷基胺，还有另外一个优点，那就是在液体注射成型过程中它可以熔融，从而起颜料母料分散剂的作用。抗静电剂母料可以直接加入到最终加工设备中去。内用抗静电剂的作用与最终制品的生产加工条件有很大关系。例如，注射成型制品的抗静电性能取决于模具的温度。通常，模具的温度较低时，抗静电剂迁移较快，从而改善抗静电性能。 评价抗静电剂效果的测试方法有两个：表面电阻（率）法和静电衰变法；这两种方法都在广泛地使用。 根据 ASTM D257—78的定义，材料的表面电阻率是电势梯度与材料表面单位宽度上通过的电流之比，它原则上与试样的几何形状有关。将两个电极放置于塑料样品表面的同一侧，并给电极通过直流电；测量通过试样的电流，并计算电阻；然后把表面电阻率的测量结果用欧姆表示出来。
根据联邦测试方法4046的定义，静电衰变是指感应电荷的放电速度。将试样（通常是薄板或薄膜）置于两个电极之间，电极与样品表面的距离为数毫米。一个电极接连于电源，另一个电极连接于电流表和记录器，由一个电极在样品表面上感应的电荷所引起的电场变化由另一个电极测量。抗静电样品将表现出感应电荷的衰变。衰变半衰期（以秒计）便是电荷由其最初值衰减一半所需的时间。
表1抗静电剂的典型添加量
聚合物 常用的抗静电剂 典型添加量，％
聚乙烯 （HDPE、LDPE、LLDPE） 乙氧基化烷基胺 0．1—0．3
乙氧基化月桂酰胺 0．1—0．5
甘油-硬脂酸酯 1．0—2．0
聚丙烯 乙氧基化烷基胺 0．1—0．3
乙氧基化月桂酰胺 0．4—0．8
甘油-硬脂酸酯 1．0—2．0
硬质聚氯乙烯 烷基季铵氯化物 1．0—2．0
烷基磺酸钠 1．0—1．5
增塑聚氯乙烯 烷基磺酸钠 0．5－1．5
甘油-硬脂酸酯 0．5—2．0
聚对苯二甲酸乙二脂 烷基磺酸钠 1．0－2．0
聚碳酸酯 烷基磺酸钠 2．5—3．5
苯乙烯系树脂 （ABS、PS、HIPS） 乙氧基化烷基胺 1．0—4．0
烷基磺酸钠 1．5—2．5
另一个广泛应用于工业的标准测试方法是美国军用标准，专用于电子产品的包装。选择哪种合适的方法要看需要进行检测的塑料的最终用途。
塑料本身的电阻率为1014欧姆，当按表亚所示的添加量加入抗静电剂时，电阻率可能会下降到1013至109欧姆。若欲进一步降低电阻率只能依靠改进导电性能，如使用导电炭黑。 近期发展抗静电包装技术正在发展，以强调对环境的关切。广泛使用的乙氧基化烷基胺现在采用可多次利用的散装容器包装。供货商倾向于生产浓缩度更高的抗静电剂，到用户手里以后可根据加工需要进行稀释。这样做的目的是要减少固体废物的处理成本。通过开发高浓度抗静电剂，生产厂商可以一次装运较多的抗静电剂而减少需由用户处理的包装容器的数量。 从技术上来看，很多的研究开发工作依然继续围绕着电子产品的包装市场。乙氧基化月桂酰胺，通常被视为无胺抗静电剂，常用于这一方面。乙氧基化月桂酷胺在吹塑LDPE和LLDPE薄膜方面的用量亦在增长，因为它在低湿度条件下的抗静电效果也较好。这种产品的浓缩物和母料也可以买到。乙氧基化硬脂酞胺（含完全饱和的18一碳烷基链）已经应用于双轴定向聚丙烯薄膜的生产，在这个生产过程中加工温度高，要求抗静电剂具有高度热稳定性。
（四）、抗静电剂在塑料中的应用
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。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覆或内添加。
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
＜106 106~108 108~1012 ＞1012
＜106 106~109 109~1012 ＞1012
＜106 106~108 108~1013 ＞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、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。
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。
在选择涂覆型抗静电剂时，抗静电剂的表面张力应等于或小于被涂覆高聚物固体的临界表面张力，才能得到良好的铺展润湿和粘附效果。表2列出了一些高聚物的临界表面张力σC。
表2 某些高聚物的σC（20℃）
高聚物 σC／mN?m-1
聚四氟乙烯 18
聚乙烯 31
聚苯乙烯 33
聚氯乙烯 39
聚偏氯乙烯 40
涤纶 43
锦纶66 46
此外，基材树脂的结构、结晶度和取向度（伸长率）、密度、孔隙率对抗静电效果也具有较大影响。抗静电剂只能存在于高聚物的非晶区域，并在其中活动。聚合物分子链的规整性越好，越容易结晶；结晶度越大，密度越大，则非结晶区越小，抗静电剂可活动的区域越小，致使其向外迁出困难。
对于聚烯烃，加入抗静电剂的LDPE在加工后很快就显现抗静电效果并达到平衡。HDPE呈现一定滞后，而PP则很慢才出现抗静电效果（见图3）。由图还可清楚看到，羟乙基烷基胺类抗静电剂分子链越长，迁移越慢，且抗静电效果随加工方法的不同而不同。

图3 抗静电剂链长（羟乙基烷基胺）和聚烯烃结构对抗静电效果的影响 R0―表面电阻；t―时间1-LDPE；2-PP；3-HDPE；4-PP＋0.15份羟乙基烷基胺（C18）；5-PP＋0.15份羟乙基烷基胺（C12~C14）；6-HDPE＋0.15份羟乙基烷基胺（C18）；7-LDPE＋0.15份羟乙基烷基胺（C18）；8-LDPE＋0.15份羟乙基烷基胺（C12~C14）
高聚物的玻璃化转变温度会直接影响抗静电剂分子向表面迁移。玻璃化温度低的高聚物，在室温下其链段能“自由”运动。这种运动能促进链段周围的抗静电剂分子迁移至表面。玻璃化温度高的高聚物，在室温下链段处于“冻结”状态，不利于抗静电剂分子迁移。
3．其它添加剂的影响
高聚物材料加工时，往往要添加一些稳定剂、颜料、增塑剂、润滑剂、分散剂或阻燃剂等助剂。这些添加剂与抗静电剂的相互作用也会对抗静电效果产生很大影响。例如阴离子型稳定剂会与阳离子型抗静电剂形成复合物，从而降低各自的效果。润滑剂通常能很快迁移到高聚物表面上，抑制了抗静电剂的转移。若润滑剂分子层覆盖在抗静电剂分子层上，会使抗静电剂表面浓度降低，显著影响抗静电效果；有时由于润滑剂的影响，也会促进抗静电剂向表面转移。增塑剂会增加大分子链间的距离，使分子运动更为容易，提高了高聚物的孔隙率，有利于抗静电剂向制品表面迁移发挥抗静电作用。有些增塑剂会降低高聚物的玻璃化温度，也可使抗静电剂的效果增大。抗静电剂与各种添加剂的影响大小，事先很难预测，目前大多数是通过实验来选用最合适的抗静电剂和用量。
分散剂、稳定剂及颜料等无机添加剂，一般都有较强的吸附能力，使抗静电剂难以迁移到表面上，对抗静电剂的扩散迁移具有反作用，抗静电效果会变差。大多数无机添加剂都是细小的微粒，具有较大的表面积，易吸附抗静电剂，使其不能有效地发挥抗静电作用。颜料微粒则容易富集在抗静电剂周围，影响其向外扩散。例如，相同抗静电剂浓度的ABS中加入二氧化钛后，抗静电作用降低。不同无机填料的吸附性不同，对抗静电效果发挥的影响也不一样。
此外，高聚物组分中的弹性体也会使抗静电剂的效能变差。例如在聚丙烯与橡胶的复合材料中，发现抗静电剂富集在橡胶组分周围，使其难于迁移到表面。
4．加工过程的影响
聚合物制品的加工方式最终会影响制品中高分子链的规整程度、结晶度、结晶形态及有序化程度。若高聚物在熔融状态下成型后，立即在低于其玻璃化温度的室温下进行冷却，抗静电剂就很难扩散到制品表面，从而没有足够的抗静电效果。若制品在高于玻璃化温度的温度下冷却，由于大分子链段运动有助于抗静电剂扩散，这样不仅制品能呈现出足够抗静电效果，而且即使用摩擦或水洗除去表面上的抗静电剂，也能较迅速恢复其抗静电效果。
5．环境的影响
添加型抗静电剂发挥抗静电效果大多是靠吸附水作为离子的电离场所来进行导电，因此空气湿度的大小将对抗静电效果产生较大的影响。表3显示了塑料的表面电阻率与环境相对湿度的关系。
表3 塑料的表面电阻率（ρs）与相对湿度（RH）的关系
原料名称 表面电阻率，ρs/Ω
R.H． 30% R.H． 60% R.H． 90%
聚苯乙烯 ＞5×1016 ＞5×1016 ＞5×1016
聚乙烯 ＞5×1016 ＞5×1016 ＞3×1010
聚甲基丙烯酸甲酯 ＞5×1016 ＞5×1016 7×1015
乙基纤维素 ＞5×1016 ＞5×1016 3×1015
氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物 ＞5×1016 ＞3×1015 2×1011
尿素树脂 ＞5×1016 ＞9×1014 2×1012
聚酰胺 ＞5×1016 1014 1013
三聚氰胺 ＞5×1015 1014 1013
酚醛树脂 ＞7×1014 ＞5×1014 2×1013
聚烯烃的抗静电效果随湿度的变化关系见图4。

图4 低密度聚乙烯中抗静电剂的作用效果随湿度的变化关系
由上图可看出，湿度的不同会带来抗静电性能的差异。在湿度较小（2％）的情况下，即使添加有抗静电剂，制品表面也不能形成具有相当厚度的电离水层，不能给抗静电剂提供充分的电离场所，也就无法体现抗静电效果。因此抗静电剂通常需要一个最低湿度以保证其抗静电作用的发挥。
（五）、淄博金诺塑料有限公司生产的抗静电母料在塑料中的应用。
产品特性：
静电的产生 ，源于塑料的电子结构和较高的体积电阻率，其表面电阻值可以达到1016~19Ω，这使得塑料制品极易产生高的静电荷和低的电容率。通俗的讲，由于聚烯烃等塑料的导电性能差，使得它在前加工或后制品的使用过程中，会产生一些不良现象，比如在储存和使用中大量吸附灰尘，影响产品的美观和性能；高静电荷的放电会影响电子芯片、通讯、医疗设备等高精密设备的正常运行；在加工薄膜、纤维时会阻碍其正常缠绕，后制品的染色和印刷也会受到很大的影响；在某些场合，比如粉尘密度高的场合，静电荷产生的火花甚至会引起爆炸和火灾，某种意义上来讲是一种公害。在国外，最普通的苫盖膜也会要求做防静电处理。
剂和少量具有成核（增透）作用纳米物质生产的母料，用于需要具有长期抗静电效果的PP、LLDPE、LDPE、HDPE、ABS、EPS、EPE等通用塑料生产的薄膜、注塑、吹塑、板材、片材、管材、扁丝、纤维、绳索等制品中，与一般抗静电母料相比，功能更优越，添加量更少。
抗静电母料JNAS - PP/ PE ，的加入，大大降低了塑料制品表面的电阻率，电阻值从1016~19Ω降到10 8~10Ω，从而有效的改善了那些不良现象，这一过程是通过母料中的活性因子和纳米物质迁移到制品表面来实现的。抗静电母料还具有一定的内、外润滑和脱模作用，可减少物料与设备间的磨损，对于使用增强、增韧、黑白母料、填充料的设备延长寿命帮助更加明显。

王耀
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回复：王 耀　回复时间：2007-12-28