是阴离子, 其中包括烷基磺酸盐、硫酸盐、磷酸 衍生物、高级脂肪酸盐、羧酸盐及聚合型阴离子 抗静电剂等。其阳离子部分多为碱金属或碱土金 属的离子、铵、有机胺、氨基醇等, 广泛用于化 纤油剂、油品等的抗静电剂。在塑料工业中, 除 了某些烷基磷酸酯、烷基硫酸酯及其胺盐用作外 部抗静电剂外, 一般较少用作内部抗静电剂使用。
• 一般来说，在涂料中混入抗静电剂能够提高涂料 的抗静电效果。在家电制品及汽车部件涂装应用 中，使涂膜表面具有抗静电性是十分重要的。 • 另外，电视机机壳板面（ABS树脂或聚碳酸酯）以 及灯具（丙烯酸树脂）都可以采用抗静电涂料涂 覆的办法来达到持续防污的目的。
• 涂料用抗静电剂应满足如下使用要求： ①抗静电效果好，在湿度很小时，也能使表面电阻 显著下降 ②热稳定性好 ③抗静电效果持久，表面不发花，不产生发黏或油 性感，不容易被洗去 ④与成膜基质有良好的相容性，在聚合物中不易发 散 ⑤不影响其他性能 ⑥廉价
•铜
• • • • 其体积导电率与银接近，但是比较便宜 缺点是在空气中易氧化，氧化后不导电 添加还原剂，如对苯二酚类衍生物 在铜系电磁屏蔽涂料中，通过加入助剂如偶 联剂、有机膨润土，可改善其使用性能
•镍
• 其稳定性介于银粉与铜粉之前 • 在大气中不易生锈，能够抵抗苛性碱的的腐 蚀 • 常用于磁屏涂料 • 常与银制得复合导电剂 • 还与铝硼等制成粉末导电剂
(1) 烷基叔胺氯化物: 代表品种有硬脂酰三甲基氯化铵 ( 如Arguad 18) , 硬脂酰二甲基戊基氯化铵, 广泛作为纤维、织物的抗静电剂、柔软剂。
(2) 烷基叔胺硝酸盐: 代表品种有抗静电剂SN, 是带有酰胺结构的阳离子季铵盐抗静电剂, 广泛作为塑料的内、外抗静电剂, 可用于聚 氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS 树脂、 聚乙烯、聚丙烯和聚酯等多种塑料。
• 非离子型：这类抗静电剂分子本身不带电荷而且
极性很小。通常非离子型抗静电剂具有一个较长 的亲油基, 与树脂有良好的相容性。同时非离子 型抗静电剂毒性低, 具有良好的加工性和热稳定 性, 是合成材料理想的内部抗静电剂。 主要有聚乙二醇酯或醚类、多元醇脂肪酸 酯、脂肪酸烷醇酰胺、脂肪胺乙氧基醚等化合物。 此类化合物分子中, 烷基链长以及极性集团的数 量, 对发挥最佳抗静电效果至关重要。
• 吸湿理论：抗静电剂分子的亲水基涂层固化过程
中往往会排列在外侧，亲水基伸向大气，亲油基 （亲高分子）插入大分子层，因此可以吸收空气 中的水分子，形成肉眼观察不到的“水膜”。这 样的“水膜”又为离子型表面活性剂提供了电离 的条件，不仅能形成含水导电层，也为离子导电 创造了条件
抗静电剂在涂料中的应用
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• 两性抗静电剂:从广义上看两性型抗静电剂是指
在抗静电剂分子结构中同时具有两种或两种以上 离子性质的抗静电剂。日本丸茂秀雄等人对此类 化合物抗静电剂做过广泛深入的研究, 发表过许 多论文和专著.通常, 两性抗静电剂主要是指在分 子结构中同时具有阴离子亲水基和阳离子亲水基 这样一类的离子型抗静电剂。分子结构中的亲水 基在水溶液中产生电离, 在某些介质中表现为阴 离子表面活性剂特征, 而在另一些介质中又表现 为阳离子表面活性剂特征。此类抗静电剂与高分 子材料有良好的相容性、配伍性, 以及较好的耐 热性, 是一类性能优良的内部抗静电剂。
高分子材料用抗静电剂的作用机理主要表现 在两个方面: 一是抗静电剂在材料表面形成导电性的连 续膜, 即能赋予制品表面具有一定吸湿性与离子 性的薄膜, 从而降低表面电阻率, 使已经产生的 静电荷迅速泄漏, 以达到抗静电的目的; 二是赋予材料表面有一定的润滑性, 降低 摩擦系数, 从而抑制和减少静电荷的产生。
• 石墨
• 石墨的性质取决于它的结构。在石墨晶体中，碳 原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成的共 价单键，并排列成六角平面的网状结构 • 石墨片层间容易滑动，是由于未参加杂化的p电子 比较自由，相当于金属晶体中的自由电子，所以 石墨具有导电、导热性能。 • 石墨可以配合炭黑使用
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抗静电剂的分类
种类
阳 离 子 型 阴 离 子 型 非 离 子 型
结构
季胺盐
主要成分
<亲油基>单烷基、二烷基 <对离子>卤素、硝酸、有机酸 <亲油基>脂肪酸、聚氧化乙烯附加 物 <亲油基>烷基、烷基苯 <亲油基>单烷基、二烷基 <多元醇>丙三醇、聚甘油、聚氧 化乙烯、山梨糖醇、多元醇 <亲油基>烷基胺、烷基酰胺 <亲水基>聚氧化乙烯 <阳离子基>胺、烷基酰胺 <阳离子基>碳酸、磺酸
抗静电剂的作用机理[2]
一般来说，分子中含有极性基团较多的聚 合物易带正电荷而非极性聚合物一般带负电荷， 静电荷的积累是造成静电伤害的根源。 抗静电分子具有亲水亲油基团，亲油基团 显示出非极性，亲水基团显示出极性。二者之间 存在着一个平衡值，HBL。 HBL值越大，说明表面活性剂分子的极性 越高；反之，HBL越小表面活性剂分子的极性就越 低。
在工业上采用抑制静电荷的产生和促进 电荷的泄来解决材料的带电问题。有以下几 种方法： ①提高材料加工环境和使用场所的湿度， 有利于抑制电荷的产生和促进电荷的泄漏； ②对聚合物进行结构改性，引入极性化 或离子化基团，提高导电性； ③在材料加工过程中利用导电装置或在 制品中加入导电性材料；
④用氧化剂或采用电晕放电处理制品 表面，提高高分子材料表面的导电性； ⑤在高分子材料中添加导电性填料， 如炭黑、金属氧化物粉末或金属粉末； ⑥采用导电性高分子材料或导电性涂 料进行表面预处理； ⑦添加抗静电剂，提高高分子材料的 极性或吸湿性。
导电剂的种类
导电剂大致可分为五大类： ①金属系导电剂(银粉、铜粉、镍粉) ②金属氧化物系导电剂(氧化锡、氧化铁、氧化锌) ③碳系导电剂料(炭黑、石墨等) ④复合导电剂（复合粉和复合纤维） ⑤其他导电剂
•银
• 良好的导电性和导热性 • 分为球状、片状、扁平状、枝装和海绵状 • 导电性与银粉的粒径有关，粒径越小导电性 越高 • 银的价钱比较昂贵
铵盐烷基氨基酸盐等。其中季铵盐最为重要, 抗 静电性能优良, 对高分子材料有较强的附着力, 广泛用作纤维和塑料的抗静电剂。但是, 有些季 铵盐化合物热稳定性差, 具有一定的毒性和刺激 性, 并且制。
季铵盐是用叔胺与烷基化试剂通过季铵化
反应来合成的。通常的烷基化试剂有烷基卤化 物如CH3Cl、CH3Br、CH2= CHCH2Cl, 芳香族卤化物如 C6H5CH2Cl、C6H5Cl 以及硫酸二烷酯等。 随着所使用的叔胺和烷基化试剂的不同, 作为抗静 电剂使用的季铵盐品种很多,较重要的代表性品种有 以下几类
适 用 树 脂
PVC
磷酸盐 磺酸盐 脂肪酸 多元醇酯 聚氧化乙烯附 加物 内胺盐 丙胺酸盐 聚丙烯酸衍生 物
PS、PE 、PP、 PVC ABS、 PE、PP 、PVC
两性型
PS、 ABS
高 分 子 型
<亲水基>聚氧化乙烯、碳酸、磺酸、 PE、PP 季铵
各类抗静电剂的主要特征
• 阳离子型：阳离子型抗静电剂主要包括胺盐、季
• (3) 烷基叔胺硫酸酯盐: 代表性品种有: ( 月桂酰 胺丙基三 甲基铵) 硫酸甲酯盐( 美国氰胺公司 Cyastat LS) 、N, N- 双( 2- 羟乙基) - N( 3'- 十二烷氧基- 2'- 羟基丙基) 甲铵硫酸甲 酯盐( 美国氰胺公司Cyastat 609) 、三羟乙基甲 基季铵硫酸甲酯盐( 英国Temas 公司抗静电剂 TM) 、N,N- 十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐( 美国 Baird 公司Barquat CME) 等。
抗静电剂
• 所谓抗静电剂是指涂敷于材料表面或掺和在材料 内部，以防止或减轻静电积累的一类化学助剂. • 外部抗静电剂是把抗静电剂以一定浓度溶于醇或 醇-醇混合溶液中，对塑料等表面进行涂覆或浸渍， 经干燥抗静电剂结合在制品表面，不会影响聚合 物的加工性能和物理机械性能，但会因摩擦、洗 涤或向聚合物内部迁移而逐步减少，因此，处理 后抗静电效果难以持久。 • 内部抗静电剂是在聚合物材料加工前或加工中加 入的，其分子分散在聚合物分子之间，表面的抗 静电剂损失后能及时迁移到制品表面，使其保持 比较持久的抗静电效果。但是抗静电剂容易向外 迁移造成流失，故抗静电性能不能持久
抗静电剂 与导电剂
概述
• 大多数合成高分子材料都具有优异的加工性 和电绝缘性，其表面电阻率很高(通常为 1012~1030Ω·cm)，因此在使用过程中容易 积累静电荷。 • 静电荷累计到一定程度，会引发一系列危害。 • 轻则吸附灰尘，造成产品污染；重则引起火 灾、爆炸等重大事故。
在涂料工业中，合成高分子材料作为成 膜物质用来制备高等涂料。抗静电剂、导电 剂属于典型的功能性助剂，可改变成膜物质 的电性能。 一般，表面电阻率在109~1014Ω·cm的 可视为抗静电材料，能使高分子材料具有这 一性能的添加剂成为抗静电剂。
• 二氧化钛
• 导电性能稳定且具有一定的遮盖力 • 用二氧化钛配置的抗静电涂料，其耐油性、 防腐性、物化性能较好，可以制成白色抗静 电涂料
• 炭黑
• 烃类化合物热分解而得到的 • 炭黑的球形粒子是由几种没有一定标向的晶子组 成的无定形结晶体 • 粒子越小，表面积越大，导电性能越好 • 挥发氛越高，导电性越差，灰分越低，导电性越 好 • 由于炭黑粒子具有较强的凝聚力，它与其他物质 （有机高分子、水及有机溶剂）的亲和力较弱， 难分散和和均匀混合
导电剂及导电剂作用机理
• 导电涂料是近年来迅速发展起来的一种新型功能 材料。它赋予物体以导电性，具有抗静电、导电 以及屏蔽电磁的功能。用途广泛。 • 导电涂料分本体型和掺和型两大类 • 在涂料干燥固化之前，基料与导电填料彼此独立 存在，互不连续，处于绝缘状态。固化干燥之后， 溶剂挥发，基础树脂和填料混合固化，彼此之间 紧密连结为一体，从而产生了导电度。