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                抗静电剂(防静电剂)的分类与作用机〇理

                发布日期:2021年01月21日     浏览次数:1711
                导语:抗静电≡剂简称ASA。塑料▓抗静电剂是以聚酯为软段,聚酰胺为硬段〓的热塑性弹性体。由于聚合物的体积电阻率一般高达1010~1020Ω/cm2,易积蓄静电而发生危险,而抗静电剂多系表Ψ面活性剂,可使塑料◥表面亲合水分,离子型表面活性剂还有∴导电作用,因而可以使静电及时泄漏。

                抗静电剂简称ASA。塑料抗静电剂是以聚酯为软段,聚酰胺为硬段的热塑性弹性体。由于聚合物的体积电阻率一般高达1010~1020Ω/cm2,易积蓄静电而发生危险,而抗静电剂多系表面∮活性剂,可使塑料表面亲合水分,离子型表面活性剂还有导电作用,因而可以使静电及时泄漏。


                  抗静电剂一般都具有表面活性剂的特征,结构上极性基团和非极性基团兼▂而有之。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、季铵盐的阳离子,以及-OH、-O-等基团,常用的非极性基团(即亲油基或疏水基〒)有:烷基、烷芳基等,从而形成了纤维工业常用的五种基本类型的ASA,即胺的衍生物,季铵盐,硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。ASA 当涂层用时,疏水基团吸附于材料表面▆,最外层形成一层ASA 的分子层。

                  抗静电剂的分类


                  1、根据使用方式的不同,抗静电剂可以分为外涂型和内混型两种。


                  外涂型抗静◆电剂是指涂在高分子材∑料表面所用的一类抗静电剂。一般用前先用水或乙醇等将其调配成质量分数为 0、5 %~2、0 %的溶液 ,然后︻通过涂布、喷涂或浸渍等方法使之附着在高分子材料表面 , 再经过室温或热空气干燥而形成抗静电涂层。此种多为阳离子型抗静电剂 , 也有一些◆为两性型和阴离子型抗静电剂; 内混型抗静电剂是指在制品的加工过程中添加到树脂内的一类抗静电剂。常将树脂和添加其质量的0、3 %~3、0 %的抗静电剂先机械混合后再▃加工成型。此种以非离子型和高分子永久型抗静电︾剂为主 , 阴、阳离子型在某些品种中也可以添加使用。各种抗静电剂分子除可赋予高分子材料表面一定的润滑性、降低摩擦々系数、抑制和减少静电荷产生外 , 不同类型的抗静电剂不仅化学组成和使用方式不同 , 而且作用机理也不同。


                  2、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。


                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。

                3、表面活性抗静电剂可分为阳离子型、阴离子的和非离子型。


                阳离子抗静电剂:通↓常是些长链的烷基季铵、磷或鏻盐,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①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。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,而且要々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。


                抗静电剂作◆用机理



                1、外涂型抗静电剂的作用机理


                此类抗静电剂加到水里,抗静电剂分子中的亲水基就插入水里,而亲油基就伸向空气。当用此溶液浸渍高分子材料时,抗静电剂分子中的亲油基就会吸附于材料表面。浸渍▓完后干燥,脱出水卐分后的高分子材料表面上,抗静电剂分子中的亲水基都向着空气ω 一侧排列,易吸收环境水分,或通过→氢键与空气中的水分相结合,形成一个单分子导电层,使产生的静电荷迅速泄漏而达到抗静电目的。


                2、表面活性剂类内混型抗静电剂的作用机理


                在高分子材料★成型过程中,如果其中含有足够浓度的抗静电剂,当混合物处于熔融状▼态时,抗静电剂分子就在树脂与空气或树脂与金属 (机械或模具) 的界面形成最稠密的取向排列,其中亲油基伸向树♀脂内部,亲水基伸向树脂外部。待树脂固化后,抗静电剂分子上的亲水基都朝向空气一侧排列,形成一个单分子导电层。在加工】和使用中,经过拉伸、摩擦和洗涤等会导致材料表面抗静电剂分子层的缺损,抗静电性能也随之下降。但是○不同于外涂敷型抗静电剂,经过一段时间之后,材料内部的抗静电剂分子又会不断向表面迁移,使缺损部位得【以恢复,重〗新显示出抗静电效果。由于以上两种类型抗静电剂是通过吸收环境水分,降低材料表面电阻率达到抗静电目的,所以对环境湿度的依◤赖性较大。显然,环境湿度越高,抗静电剂分子的吸水性就越强,抗静电性能就越显著。


                3、高分子永久▆型抗静电剂的作用机理


                高分子永久型抗静电剂是近年来研究开发的一类新型抗静电╱剂,属亲水性聚合物。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ㄨ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是在制品表层呈微细的层状或筋状分№布,构成导电性表层,而在中心部分几乎呈球状分布♂,形成所谓的“芯壳结构”,并以此为通路泄漏静电荷。因为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。



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