抗静电剂机理分类以及应用

为何材料需要抗静电：高科技现代工业的杀手几十伏或更低的静电损坏高速大规模集成电路—不知不觉巨额损失

由于ESD的影响，美国每年造成的损失约100亿美元，英国每年损失为35亿英镑，日本不合格的电子器件中有70%是由静电引起。在我国，因静电造成的损失也很严重

（一）静电的损害形式

1,静电吸尘-产生短路，电器损坏2，电磁干扰-引起电子设备故障或误动作3，静电放电击穿-击穿集成电路和精密元器件，直接损坏4，引起爆燃事故5，对人体造成电击

（二）防静电高分子材料的功能：1，防静电材料可以有效的释放产品表面积累的静电荷2，材料表面不会产生电荷积累和高电位差（三）防静电高分子相比金属的优势：1，具备高分子材料加工简易的特性2，产品设计自由度高
3，化学稳定性好
4，可以媲美金属材料的防静电特性
5，材料电阻率可调范围广（四）防静电材料等级划分：根据防静电等级可以分为以下四类： 

表面电阻小于103 Ω 
高导电材料—快速导出静电 
表面电阻介于103 Ω -106 Ω 
导电材料—较快导出静电 
表面电阻介于106-109Ω 
静电消散材料—慢慢导出静电 
表面电阻介于109-1012Ω 
防静电材料—加工中不产生静电

（五）根据颜色分类：

1，不可着色防静电高分子

这类主要就是黑色防静电，也属于永久性防静电，也是大家最熟悉的，比如导电炭黑填充，导电石墨填充，碳纤维增强，这类大家比较了解，不详细介绍，有需要了解的可以跟帖。
2，可着色防静电高分子

这类的优点是产品颜色可控，根据客户的需求，可以随意配色，此外根据产品的定位和需求，可以分为非永久性抗静电和永久性抗静电，详细介绍这部分。

可着色抗静电助剂的作用机理： 
1，抗静电基的亲水基增加制品表面的吸湿性,形成一个单分子的导电膜。 
2，离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度,从而增加导电性。 
3，介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。 
4，增加制品表面的平滑性,降低其摩擦因数。

A，非永久性抗静电剂：-有机小分子抗静电剂，有以下几类
1，阳离子型-季铵盐类
2，阴离子型-磷酸盐类
3，非离子型-脂肪酸多元醇酯类
4，两性型-内铵盐类
具体用法：
1，外涂型：此方法使用时以阳离子型表面活性剂效果最好
2，内加型：最常采用的方法，可以使抗静电剂均匀地分布在聚合物内，此方法使用时非离子表面活性剂应用最多。
非永久性抗静电缺点： 抗静电效果缺乏永久性、析出使表面变差、加工时受热分解、对于温度和湿度依赖性大等。

B,永久性抗静电剂：分子量大的亲水性高聚物，与基体树脂有较好 的相容性，因而效果稳定，持久，性能好。应用机理：

1， 亲水性聚合物与高分子基体共混后，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；
2， 抗静电能力是通过其特殊的分散体态来体现的。
产品分类：
1，聚醚类
2，季铵盐类
3，共聚物磺酸盐类
永久性抗静电的优点：高分子永久性抗静电剂主要是在制品表层呈细微的层状或筋状分布，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”，并以此为通路泄露静电荷。高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻来达到抗静电效果的，不完全依赖表面吸水，故其受环境的湿度影响较小。

关于分类：

1、阴离子型抗静电剂

阴离子型抗静电剂主要有烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、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。

2、阳离子型抗静电剂

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。

3、两性型抗静电剂

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。

4、非离子型抗静电剂

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 , 并且具有良好的加工性能。

5、高分子永久型抗静电剂

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。

抗静电剂的使用方法和作用机理 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。