日 用 化 学 工业
表１ 纺织工业用抗静电剂主要品种［２～４０１０］
Ｔａｂ．１ Ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ａｇｅｎｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｅｘｔｉｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ［２～４，１０］
第３４卷
３．２抗静电剂在塑料工业中的应用
壳体的静电消散，石油输送管道、矿用管及医疗器械
抗静电剂在塑料工业中得到广泛的应用，例如计 的防静电等。现将目前塑料常用抗静电剂的主要品种
装、电器和航空等领域具有广阔的应用前景。着重介绍了抗静电剂在纤维、塑料、造纸和涂料等工业中的
应用情况。另外，指出了抗静电剂的发展趋势和今后的研究方向。
关键词：抗静电剂；作用机理；应用；展望
中图分类号：７１１Ｑ４２３．９６
文献标识码：Ａ
文章编号：１００ｌ一１８０３（２叩４）０５—０３０８—０４
大多数高分子材料在生产和使用中易产生静电积 累，给工业生产和日常生活带来麻烦，例如静电斥力 能使油墨或染料在塑料表面附着不均，影响印刷和涂 装质量；带静电的纤维会影响高速纺丝，未经抗静电 处理的织物因静电产生可能造成电击等不适感觉。据 报道ｕ Ｊ，美国仅１９８５年因静电引起的电子元件损失 达５亿多美元。显然，对高分子材料的加工和应用， 消除静电十分必要和关键。因此，如何防止或消除积 聚在高分子材料表面的静电，已成为当今高分子材料 研究领域的一个热门问题。文中概述了抗静电剂以及 它在工业领域中的应用。 １抗静电剂的分类及特性
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。
电器配线系统、油罐、感光材料和航空等领域。 ３．５抗静电剂在其他方面的应用
燃料油在管线中流动时，因湍流会产生大量静电， 若加少量抗静电剂就能大幅度提高其导电性，从而消
在涂布纸中，如静电系列的记录纸或氧化锌静电 除静电。常用的抗静电剂有烷基水杨酸铬、Ｃ卧加脂肪
复印纸等生产，通过在涂料配方中添加十八烷基三甲 酸或铬盐、环烷酸铬（或钴）、油酸或亚油酸铬等油溶性
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。 ２．１外涂型抗静电剂的作用机理１３０ Ｊ
此类抗静电剂加到水里，抗静电剂分子中的亲水
万方数据
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。 ２．２表面活性剂类内混型抗静电剂的作用机理Ｌ３。Ｊ
３．３抗静电剂在制浆造纸工业中的应用
使用的抗静电剂有聚氧乙烯型季铵盐、月桂基苄基甲
在造纸工业中，抗静电剂主要用在特殊加工纸生 产上。使用量最多、性能最好的是阳离子型抗静电剂，
胺氯化物及脂肪胺环氧乙烷缩合物等。如在改性丙烯 酸酯类涂料中，加入质量分数为０．４％～０．６％的某
主要有季铵盐及脂肪胺的氧化物或衍生物。如Ｃｙａｓ． ｔａｔ６０９、抗静电剂ＳＮ等；其次是两性型抗静电剂，主要
·万３１０方·数据
第５期
黄良仙等：抗静电剂及其在工业领域的应用
抗静电剂及其在工业领域的应用
黄良仙，安秋凤，李临生 （陕西科技大学化学与化工学院，陕匿 威阳 ７１２０８１）
摘要：阐述了抗静电剂的分类、特性和使用方法。详细论述了抗静电剂的作用机理。抗静电机理：①由于
使用抗静电剂后，高分子材料表面形成单分子导电层泄漏静电荷；②形成所谓的“芯壳结构”来泄漏静电
荷。抗静电剂由于能降低材料表面电阻率和体积电阻率，使高分子材料产生的静电迅速泄漏掉，因而在包
阳离子型抗静电剂主要有季铵盐类、烷基咪唑啉 阳离子等，其中季铵盐类最常见。此类抗静电剂极性 高，抗静电效果优异，对高分子材料的附着力较强， 多用作外涂型抗静电剂，有时也用作内混型抗静电 剂，主要用于合成纤维、ＰＶＣ、苯乙烯类聚合物等极 性树脂。但热稳定性差，且对热敏性树脂的热稳定性 有不良影响，也存在不同程度的毒性或刺激性，在食 品包装材料上不宜使用。 １．３两性型抗静电剂Ｌ２“ｊ
两性型抗静电剂主要有甜菜碱、烷基咪唑啉盐和 烷基氨基酸等，其最大特点是分子内同时含有阳离子 和阴离子基团，在一定条件下可同时显示阳离子型和 阴离子型抗静电剂作用，在应用中与其他类型抗静电 剂有良好的配伍性，对高分子材料附着力较强，但热 稳定性较差。 １．４非离子型抗静电剂１２舶１
非离子型抗静电剂主要有脂肪酸多元醇酯、烷醇 胺、烷醇酰胺以及脂肪酸、脂肪醇和烷基酚的环氧乙 烷的加成物等，其中应用最广泛的是前３种。这一类 型的抗静电剂虽然本身不能离解为离子，无法通过自 身导电来泄漏电荷，抗静电效果不及离子型抗静电 剂，但是其热稳定性优异，一般对高分子材料不产生 有害影响，多数产品无毒或低毒，并且具有良好的加
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。 ２．３高分子永久型抗静电剂的作用机理＂，８ Ｊ
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 问便于质子移动，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。 ３抗静电剂在工业中的应用 ３．１抗静电剂在纺织工业中的应用
第５期
黄良仙等：抗静电剂及其在工业领域的应用
馘与斓
工性能。 １．５高分子永久型抗静电剂怛。’７，８ｊ 高分子永久型抗静电剂是指分子内含有聚环氧乙
烷链、聚季铵盐结构等导电性单元的高分子聚合物， 包括聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、含季铵盐的（甲基） 丙烯酸酯共聚物和含亲水基的有机硅等，特点是抗静 电效果持久，不受擦拭和洗涤等条件影响，对空气的 相对湿度依赖性小，不影响制品的机械性能和耐热性 能，但添加量较大（一般为５％～２０％），价格偏 高。有机硅高分子链因具有弹性的螺旋形结构，经处 理后甲基向空气定向排列，可使织物获柔软、润滑和 防水功能，但含亲水基的有机硅可抗静电。目前有机 硅抗静电剂有下列几种１２ Ｊ：①硅氧烷和聚氧乙烯醚共 聚物。用乙酰氧基封端的聚烯丙基聚氧乙烯醚与聚甲 基含氢硅氧烷进行加成，产生交联而形成高分子抗静 电剂。用于锦纶、涤纶的抗静电整理，能使表面电阻 率降低到１０３ Ｑ～１０４ Ｑ；②氨丙基聚二甲基硅氧烷与 环氧氯丙烷的反应物。作为抗静电剂，易溶于水，将 １．５ ｇ此抗静电剂加入到１ Ｌ水中，再加１．５ ｇ ＮａＡｃ及 ０．２ ｇ Ｎａ２Ｃ０３，混匀，加热至６０℃，浸渍处理织物， 经烘干后能使织物获得更好的抗静电性；③复合型有 机硅。使用甲基硅油、含氢硅油与ｐ一氨乙基甲基丙 烯酸盐混合，可作腈纶抗静电剂；④末端为磺酸（或 盐）的有机硅氧烷。用于腈纶、丙纶和涤纶的抗静电 剂，兼有清洁及润湿性能。 ２抗静电剂、烷基磷酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐等。多用 作化纤油剂和油品的抗静电剂，在塑料工业中除某些 烷基磷酸（或硫酸）酯用于聚氯乙烯（Ｐｖｃ）和聚烯 烃作内混型抗静电剂使用外，大多用作外涂型抗静电
剂。此类抗静电剂耐热性及抗静电性效果优异，但对 透明制品有不利影响。 １．２阳离子型抗静电剂＿２舶１
算机、电视机等电子产品的静电防护，电子仪器塑料 列于表２。 表２塑料工业用抗静电剂主要品种［１－５ｔ１５ １加］
Ｔａｂ．２ Ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ａｇｅｎｔｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｌａｓｔｉｃ ｉｎｄｕｓｔｒｙ［１，５，１１～１３］
注：ＡＢＳ，丙烯腈一］二烯一苯乙烯共聚物；ＰＳ，聚苯乙烯；ＰＣ，聚碳酸酯；ＰＥ，聚乙烯；ＰＰ，聚丙烯；ＰＶＣ，聚氯乙烯；ＰＵ，聚氨酯。
基氯化铵、聚氧乙烯失水山梨醇酯、烷基酚（或脂肪醇） 聚氧乙烯醚磷酸酯盐、聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯苄基三 甲基氯化铵、顺丁烯二酸酐与苯乙烯共聚物的碱金属
盐类。如美国壳牌公司的ＡＳＡ一３抗静电剂是含单和 双烷基水杨酸铬、丁二酸二辛酯磺酸钙、２一甲基一５一 乙烯基吡啶和甲基丙烯酸十二酯的共聚物１１６ Ｊ。
盐等可赋予纸张抗静电性能Ｌ１ ４｜。
在革制品如服装革及鞋面革生产中，或皮革表面
３．４抗静电剂在涂料方面的应用 在高级家具漆及装饰性涂料中，涂膜的低表面电
阻能使表面不附尘沾污，提高装饰性能。电子仪器及 高精密仪器的表面涂层，尤其忌讳尘污沾染。涂料中
加工中极易产生静电，会影响革的薄层涂饰的均匀性， 且易吸附灰尘，可用Ｔｒｕｍｐｌｅｒ公司的抗静电剂Ｒｅｓｉｓｔｏｌ ＣＡＳ（即硫酸化脂肪醇醚）处理ｕ７｜，或用聚乙烯的胺类 加成物、季铵化合物和磺酸酯类作抗静电剂［１６］。
收稿日期：２００４—０２—０６；修回日期：２００４—０５—２ｌ 基金项目：陕西省科技厅自然科学计划发展基金资助项目（２００２Ｋ０８一Ｇ１０） 作者简介：黄良仙（１９６３一），女（汉），山西夏县人，副教授，学士，联系电话：（０９１０）３５７７２７７，Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｂ（ｗ一１＠１６３．ｃ０ＩＩｌ。
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