高分子材料抗静电剂的国外以及国内研究情况

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任何物体都带有本身的静电荷，这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷，静电荷的聚集使生活或者工业生产受到影响甚至造成危害，将聚集的有害电荷导引或消除使其不对生产或生活造成不便或危害的化学品称为抗静电剂。

高分子材料制品质轻、耐用且设计灵活，被广泛应用于家用电器、交通运输、电子电气、国防工业等各个领域。通常高分子材料具有电绝缘性，在生产和使用过程中易产生静电积累，不易消除。由于静电吸引力，制品会吸附空气中的灰尘和其它脏东西，影响制品美观。由于静电影响，在塑料薄膜的生产过程中发生粘附。另外，静电还会导致精密仪器失真、电子元件报废、办公室用机器中的IC误动作或存储器破坏等；更有甚者，静电会引起火灾、爆炸、电击等事故。因此高分子材料制品在某些场合使用必须经过抗静电处理。许多国家都对抗静电场合使用的非金属材料的表面电阻作明确规定，我国煤炭部也有相关的规定。在诸多高分子材料制品的抗静电方法中，尤以添加抗静电剂最为简单有效，且成本低，实用性强，应用也最广泛。

抗静电剂的分类

抗静电剂按使用方法分为外部涂敷型和内部添加型，按分子结构可分为表面活性剂型和高分子型。表面活性剂型抗静电剂根据分子中的亲水基团能否电离又可以分为离子型和非离子型。若亲水基团电离后带正电荷为阳离子型，反之则为阴离子型；若表面活性剂中带有两个或两个以上的亲水基团，电离后分别带正负不同的电荷时，则为两性型抗静电剂，两性型抗静电剂主要有两性咪唑啉和甜菜碱型。阳离子型抗静电剂主要为胺盐和季铵盐，一般常用在PVC中，阴离子型主要有烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、磷酸盐等。非离子型抗静电剂是良好的内添加型抗静电剂，因为它们低毒或无毒，与树脂相容性好，热稳定性好，可用于食品包装材料和对卫生要求高的场合。主要类别有羟乙基烷基胺、脂肪酰胺类、聚氧乙烯类、多元醇酯类等。

ont-family:Calibri;mso-hansi-theme-font:minor-latin'>误动作或存储器破坏等；更有甚者，静电会引起火灾、爆炸、电击等事故。因此高分子材料制品在某些场合使用必须经过抗静电处理。许多国家都对抗静电场合使用的非金属材料的表面电阻作明确规定，我国煤炭部也有相关的规定。在诸多高分子材料制品的抗静电方法中，尤以添加抗静电剂最为简单有效，且成本低，实用性强，应用也最广泛。

抗静电剂的作用机理

高分子型抗静电剂一般具有永久抗静电性能，是近年来抗静电剂研究的热点。高分子型抗静电剂主要有聚醚类[主要包括聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯亚酰胺、聚环氧乙烷-环氧氯丙烷共聚物、甲氧基聚乙二醇（甲基）丙烯酸共聚物]；季铵盐类（主要包括含季铵盐的甲基丙烯酸共聚物、含季铵盐的马来酰亚胺共聚物、含季铵盐的甲基丙烯酸亚胺共聚物）；磺酸盐类（聚苯乙烯磺酸钠）；甜菜碱类（羧酸甜菜碱接枝共聚物），其它的有高分子电荷转移型配位体。

表面活性剂型抗静电剂经外部涂敷或内部添加到塑料制品中，其作用机理主要有：（1）抗静电剂的亲油基与树脂结合，亲水基则在塑料表面形成导电层或氢键与空气中水分相结合，从而降低表面电阻，加速静电荷的泄漏。（2）赋予制品表面一定的润滑性，降低摩擦系数，从而减少和抑制电荷产生。因此表面活性剂型抗静电剂与树脂要求适当的相容性，相容性太好不易从树脂内部迁移到表面，一旦表面层抗静电剂缺损，而内部迁移到表面不及时，影响抗静电性能。若相容性太差则会使制品表面喷喷霜，折出严重，影响制品的外观和使用。

高分子永久型抗静电剂属亲水型聚合物，当其和高分子基体共混后，一方面由于其分子链的运动能力较强，分子间便于质子移动，通过离子导电来传导和释放产生的静电荷；另一方面，抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。研究表明，高分子永久型抗静电剂主要在制品表面呈微细的层状或筋状分布，构成导电性表层，而高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果，不完全依赖表面吸水，所以受环境的湿度影响比较小。

抗静电作用效果的影响因素

环境湿度的影响。从抗静电剂的作用机理分析发现，抗静电剂过程一般是亲水基的吸湿作用产生离子化基团，提供了离子导电的途径。因此，经抗静电剂处理的高分子材料的抗静电效果与所放置的环境温度、湿度关系很大，湿度越大，温度越高，抗静电效果越好。

环境温度的影响。环境温度升高，一方面高分子链段的运动能力增强，自由体积变大；另一方面抗静电剂分子布朗运动加剧，抗静电剂向聚合物基体表面迁移的速率增大，使材料的抗静电性能提高。但是，提高温度对暴露在一般环境下的高分子材料来说具有一定的局限性，对可以提高温度的作业环境，在提高温度时必须考虑添加到高分子材料中的抗静电剂的热稳定性，避免受热分解失去抗静电作用。

国外抗静电剂的发展情况

抗静电剂在国外的发展速度很快，尤其是美国、西欧、日本等发达国家和地区，其抗静电剂的生产量和消费量均居世界前列。目前美国抗静电剂生产厂家有40多家，牌号达150种，是世界上生产和消费抗静电剂最多的国家。2004年北美地区抗静电剂消费量就超过1万吨，近年来以6%左右速度增长，就其用途来看，大多使用在电子家电产品以及食品包装材料上。日本2010年抗静电剂用量约为8000吨，未来每年年均增速约为1%左右。

日本的主要生产厂家有：花王化成、第一油脂、住友化学公司、三洋化成、检率油脂及第一制药公司等。西欧抗静电剂的用量与日本相当，预计年均以2.5%左右速度增长。

ICI Am 公司的商品名称是Atmer 163 适用于PUR；Atmer 191 适用于PE，PP，PS，ABS；Atmer 1002 适用于PVC，高抗冲PS。

Cytec公司的商品名称是Cyastat 609 适用于PVC；Cyastat 6LS 适用于PVC，SBA。

Du Pont公司的商品名称是Zelec TY 适用于聚烯烃； Zelec NK 适用于塑料和薄膜。

Wicto公司的商品名称是Markstat Al-12 适用于POM，PUR； Kemester GMS适用于PE，PP，ABS。

花王化成公司的商品名称是Elec RC 适用于PVC；Elec RC-2适用于PE，PP。

Henkel公司的商品名称是Lutostat MSW30适用于PS。

Ciba-Geigy公司的商品名称是Iragastat P适用于PE，PP，PS

Lonza公司的商品名称是Glycolube 100,110,130,分别适用于PE，PP；软质PVC，PE，PP，PS。

Drew公司商品名称是Drewplast017,032分别适用于PE，PP，PVC；PE，PP。

近年来，国外抗静电剂的一个重要研究方向是开发高分子抗静电剂，亦称永久型抗静电剂，国外此类抗静电剂的生产厂家有日本的三洋化成、住友精化、住友科学工业、第一工业制药、瑞士的汽巴精化、科莱恩，美国的威科、大湖公司等。

国内抗静电剂的研究情况

我国抗静电剂起步较晚，目前我国国内生产厂家生产的抗静电剂主要以低相对分子质量的表面活性剂为主。国内主要的抗静电剂生产厂家如下：

杭州市化工研究院有限公司生产HKD系列、S系列以及HKD-109（高分子型），分别适用于PE，PP，ABS，PC；PVC；PE，PP，PS，ABS。

上海助剂厂生产抗静电剂TM适用于PVC，聚酯。

上海合成洗涤三厂生产SH系列适用于PVC。

北京市化工研究院生产ASA系列适用于PE，PP，PS，PVC。

济南市化工研究所生产JH系列适用于PE，PP，ABS。

山西省化工研究院生产KJ系列适用于PE，PP，PS，PVC。

天津助剂生产抗静电剂SN适用于PVC。

山东寿光助剂生产SGD-03A适用于PC，PP，PS，PVC。

近年来我国在抗静电剂的研究和开发方面也取得了一些可喜的成绩。合成了一种新型超支化聚酯季铵抗静电剂H20C16N。将该抗静电剂用于涤纶织物，整理后的涤纶织物静压为0.01 kV，半衰期为0.00 s，水洗10次后，织物静电压为0.74 kV,半衰期为0.11s。

还有专利报道了一种聚酯醚类高分子抗静电剂。此抗静电剂提高了产品的耐温特性，扩大了使用范围。

发展建议

塑料抗静电剂在塑料助剂中占有较大的比例，尤其是随着电子产品和医疗设备的飞速发展，对抗静电剂的需求量必然越来越大，目前国内抗静电剂低性能的老品种较多，国内应紧跟世界发展趋势，借鉴国外开发经验，加快新产品开发。根据我国合成材料制品要求，开发出高性能、多功能、无毒环保的抗静电剂品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。

重视抗静电剂间的复配研究，几种不同的抗静电剂配合使用，有时能大大降低抗静电剂在制品的使用量，能降低抗静电剂的生产和使用成本。不同的抗静电剂在制品中发挥不同的效果，有时还能协同起效，提高制品的抗静电效果。

加快高分子永久型抗静电剂的研究，由于具有不挥发、不污染、清洗后抗静电效果不会降低、永久保持抗静电效果且在低湿度下也具有较好的抗静电效果等诸多优点，高分子抗静电剂是目前国际上研究的重点和热点。随着电子仪器、家用电器所用的电子回路以及各种高性能塑料制品对永久抗静电性能的需求，高分子永久型抗静电剂的需求量将不断增大且有较好的发展前景。高分子抗静电剂的研究需要有机合成和高分子等多个学科交叉和密切配合，这也增加了该研究的难度，建议高分子方面和有机合成方面的研究单位强强联合，攻克难关，开发出属于我国自己的高分子永久型抗静电剂。