抗靜電劑在塑料制品中的研究應(yīng)用進(jìn)展

施 明，楊育農(nóng)，鄭 成，3

(1廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣東 廣州 510006;2廣州合成材料研究院有限公司，廣東 廣州 510665;3廣州科貿(mào)學(xué)院，廣東 廣州 511422)

抗靜電劑在塑料制品中的研究應(yīng)用進(jìn)展

施 明1，楊育農(nóng)2，鄭 成1，3

(1廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣東 廣州 510006;2廣州合成材料研究院有限公司，廣東 廣州 510665;3廣州科貿(mào)學(xué)院，廣東 廣州 511422)

本文介紹了塑料抗靜電劑的分類、研究應(yīng)用的進(jìn)展及其今后的發(fā)展趨勢(shì)。

塑料，抗靜電劑，抗靜電塑料

塑料制品因具有優(yōu)良的絕緣性，而被廣泛應(yīng)用于家用電器、交通運(yùn)輸、電子電氣等各個(gè)領(lǐng)域。由于這種高絕緣特性，使其在應(yīng)用中因摩擦、剝離過(guò)程而產(chǎn)生和積累電荷，給生產(chǎn)和應(yīng)用帶來(lái)很多隱患。如何消除積聚在塑料制品表面的靜電，以及防止其表面產(chǎn)生靜電，已成為當(dāng)今高分子材料研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門課題。

1 靜電的產(chǎn)生與危害

物體本身通常被認(rèn)為是電中性的，當(dāng)兩種化學(xué)組成不同或者物理狀態(tài)不同的材料接觸、摩擦?xí)r，表面就會(huì)發(fā)生電荷再分配。當(dāng)兩種物質(zhì)重新分離后，每種材料上就會(huì)帶上過(guò)量正或負(fù)電荷，這種形式產(chǎn)生的電荷就是靜電。很少的靜電荷，就足以形成極高的靜電壓，當(dāng)靜電壓大于500V時(shí)，就能發(fā)生火花放電。由于靜電吸引力，塑料制品會(huì)吸附空氣中的灰塵，影響制品美觀。由于靜電的影響，還會(huì)在塑料薄膜的制造過(guò)程中發(fā)生粘附。另外，靜電還會(huì)導(dǎo)致精密儀器失真、電子元件報(bào)廢、辦公室用機(jī)器中的誤動(dòng)作或存儲(chǔ)器破壞等。更有甚者 ，靜電會(huì)引起火災(zāi)、爆炸、電擊等事故。

2 塑料抗靜電劑的分類

目前塑料用抗靜電劑常用的為表面活性劑型。按其使用方式和化學(xué)結(jié)構(gòu)可將其分為不同的類型。

2.1 按使用方式分類

按抗靜電劑的使用方式的不同，一般可分為外部涂覆型和內(nèi)部混煉型兩種類型。

2.1.1 外部涂覆型抗靜電劑

外部涂覆型是通過(guò)適當(dāng)?shù)娜軇┤芙夂?，通過(guò)浸漬、噴涂等方法附著于塑料制品表面。干燥脫除溶劑后的抗靜電劑在塑料制品表面形成導(dǎo)電分子層。外部涂覆型多為離子型表面活性劑，以陽(yáng)離子型應(yīng)用效果最好，其次為兩性型、陰離子型和非離子型。該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，抗靜電劑用量少，且不受樹脂類型、制品形狀的限制，也不影響制品的成型和加工性能。但會(huì)因摩擦、洗滌而脫失或逸散，耐久性差［1］。

2.1.2 內(nèi)部混煉型抗靜電劑

內(nèi)部混煉型是以一定比例均勻添加到樹脂內(nèi)部，借助聚合物分子的鏈段運(yùn)動(dòng)而向表面遷移，吸收空氣中的水分而形成導(dǎo)電層。以非離子型為主，陰離子、陽(yáng)離子型在一定的制品中也可應(yīng)用。當(dāng)塑料制品表面的抗靜電劑因摩擦、洗滌等原因而缺失時(shí)，內(nèi)部的抗靜電劑分子會(huì)繼續(xù)向外部遷移補(bǔ)充，從而具有較持久的抗靜電效果［2］。此類抗靜電劑耐久性好，添加量少，但對(duì)樹脂的種類、加工溫度等條件要求高。加工溫度太高，會(huì)使抗靜電劑分解，添加量過(guò)大會(huì)影響塑料制品的物理性能。

不論外部涂敷型還是內(nèi)部混煉型，其作用機(jī)理都主要是抗靜電劑的親水基吸附空氣中的水分子，形成一個(gè)單分子導(dǎo)電膜;離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度和表面電導(dǎo);增加摩擦體間隙之間的介電性能;抗靜電劑的電荷中和制品表面電性相反的電荷;增加制品表面的平滑性，降低摩擦系數(shù)，減少電荷的產(chǎn)生［3，4］。

2.2 按化學(xué)組成分類

按化學(xué)組成的不同，一般可分為表面活性劑型、高分子型和復(fù)合型三種類型。

2.2.1 表面活性劑型抗靜電劑

表面活性劑型抗靜電劑的分子結(jié)構(gòu)為O－RW。O為親油基;W為親水基;R為親油基與親水基之間的連接部分。

(1)離子型

親水基團(tuán)具有電離特性，依據(jù)親水基離子的帶電性質(zhì)，離子型抗靜電劑一般分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性型抗靜電劑。

陽(yáng)離子表面活性劑(親水頭為陽(yáng)離子)，主要有各種烷基胺鹽;季銨鹽和烷基氨基酸鹽等，其中以N原子上直接連有疏水基的季銨鹽最為典型。陽(yáng)離子型抗靜電劑的抗靜電性優(yōu)異，同時(shí)具有殺菌性、柔軟性和乳化性等性能，但耐熱性差。

陰離子型表面活性劑(親水頭為陰離子)，按其親水基結(jié)構(gòu)的不同，可分為有機(jī)羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽。陰離子型抗靜電劑的耐熱性和抗靜電效果都比較好，但與樹脂的相容性較差，影響其透明度。

兩性離子表面活性劑(親水頭既含陰離子又含有陽(yáng)離子)。親水基在水溶液中產(chǎn)生解離，在有些介質(zhì)中體現(xiàn)陽(yáng)離子表面活性劑的特征，在有些介質(zhì)中體現(xiàn)出陰離子表面活性劑的特征。按親水基結(jié)構(gòu)不同，可分為咪唑啉型、甜菜堿型、氨基酸型及卵磷脂型。兩性型抗靜電劑與陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型抗靜電劑有良好的配伍性，它對(duì)樹脂附著力較強(qiáng)，抗靜電效果顯著?？轨o電效果類似于陽(yáng)離子型，但耐熱性能不如陰離子型。

(2)非離子型

非離子表面活性劑(親水頭為一些極性基，如在水中不能解離的羥基或聚氧乙烯醚，即溶入水時(shí)不帶電)，主要有羥乙基烷基胺、脂肪酰胺類、聚氧乙烯類、多元醇酯等。相容性和耐熱性能良好，無(wú)毒或低毒，可用于食品包裝材料，但存在添加量大的問(wèn)題。可與陽(yáng)離子型或陰離子型抗靜電劑協(xié)同使用，抗靜電效果更好。

2.2.2 高分子永久型抗靜電劑

高分子類抗靜電劑具有永久抗靜電性能，是近年來(lái)抗靜電劑研究的熱點(diǎn)。一般可分為親水性高分子型和本征型導(dǎo)電高分子型。

(1)親水性高分子抗靜電劑

許多親水性高分子聚合物自身抗靜電效能相對(duì)較好且穩(wěn)定持久。親水性聚合物在特殊相容劑存在下，經(jīng)較低的剪切力拉伸后，在基體高分子表面呈微細(xì)的筋狀，即層狀分散結(jié)構(gòu)，而中心部分則接近球狀分布。這種“蕊殼”結(jié)構(gòu)中的親水性聚合物的層狀分散狀態(tài)能有效地降低共混物表面電阻，并且具有永久抗靜電性。但當(dāng)大氣濕度低于20%時(shí)，將不再表現(xiàn)出抗靜電效果［5］。

(2)本征型導(dǎo)電高分子抗靜電劑

本征型高分子抗靜電劑指的是具有共軛P鍵長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的高分子，經(jīng)過(guò)化學(xué)或電化學(xué)摻雜后形成的材料。即從共軛P鍵鏈上遷出或遷入電子，從而形成自由基離子或雙離子。在外加電場(chǎng)的作用下，載流子沿著共軛P鍵移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電子的傳遞，達(dá)到消除靜電荷的目的。本征型高分子材料除了具有高分子的豐富結(jié)構(gòu)、可加工、密度小等特點(diǎn)之外，還具有金屬(高電導(dǎo)率)和半導(dǎo)體性質(zhì)。目前導(dǎo)電高分子理論及應(yīng)用研究較多的有聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等以及它們的衍生物［6］。

高分子永久型抗靜電劑抗靜電效果持久，無(wú)誘導(dǎo)期，不易受擦拭、洗滌等條件影響，但添加量較大，價(jià)格較高，并且只能通過(guò)混煉的方法加入到樹脂中。

2.2.3 復(fù)合型抗靜電劑

復(fù)合抗靜電劑通常指兩種或兩種以上有機(jī)低分子抗靜電劑以一定比例應(yīng)用于塑料制品中。復(fù)合抗靜電劑是提高抗靜電性及平衡其他特性的一個(gè)重要途徑。目前工業(yè)一般應(yīng)用的復(fù)合抗靜電劑主要有陰離子－非離子復(fù)配體系、陽(yáng)離子－非離子復(fù)配體系、非離子－非離子復(fù)配體系。

3 塑料抗靜電劑的研究應(yīng)用進(jìn)展

3.1 國(guó)內(nèi)塑料抗靜電劑的研究應(yīng)用進(jìn)展

3.1.1 離子型抗靜電劑研究應(yīng)用進(jìn)展

抗靜電劑SN(硬脂酰胺丙基二甲基－β－羥乙基季銨硝酸鹽)，是用硬脂酸與N，N－二甲基－1，3－丙二胺反應(yīng)合成叔胺，然后再用硝酸和環(huán)氧乙烷季銨化制得。180℃以上開始輕微分解，250℃劇烈分解。適用于 RPVC、HIPS、丙烯酸樹脂、ABS、PE、PP、PET等，用量為0.5% ～2%。方少明等系統(tǒng)研究了抗靜電劑SN對(duì)硬聚氯乙烯材料體系抗靜電性能的影響。當(dāng)加入14份的抗靜電劑SN，雙輥混煉后壓片或注塑后制樣。RPVC材料的體積電阻和表面電阻分別降至 108Ω.cm和 107Ω 以下，此時(shí)RPVC材料已具有優(yōu)良的抗靜電性能。

另有報(bào)道合成了一種陽(yáng)離子季銨鹽KF－203抗靜電劑。它是由高碳醇、催化劑、環(huán)氧氯丙烷、二乙醇胺進(jìn)行反應(yīng)，再與硫酸二甲酯進(jìn)行季銨化制得的。其具有較好的耐久性和相容性，用于PVC塑料薄膜抗靜電性能好，不發(fā)生“噴霜”現(xiàn)象。且表面電阻系數(shù)小于SN、SP－K等同類產(chǎn)品。KF－203抗靜電劑成品中季銨鹽含量為60% ～65%，反應(yīng)總得率為87%～90%，產(chǎn)品易揮發(fā)成分少。以1%的添加量加入到PVC中，表面電阻率可達(dá)到1012Ω［7］。

陳劍波等以不同脂肪酸、N，N－二甲基丙二胺和3－氯－1，2－丙二醇為原料 ，制備出新型的陽(yáng)離子表面活性劑—烷基酰胺丙基二甲基－2，3－二羥丙基季銨鹽(簡(jiǎn)寫為 Quat－N)。先將脂肪酸與過(guò)量N，N－二甲基丙二胺在140℃ ～160℃條件下制得N，N－二甲基－3－烷酰胺基丙胺，再在一定條件下滴加3－氯－1，2－丙二醇，反應(yīng)3h后獲得目標(biāo)產(chǎn)物Quat–N。通過(guò)對(duì)其性能的測(cè)試，結(jié)果表明:Quat－N系列表面活性劑具有優(yōu)異的調(diào)理性、配伍性和抗靜電性等性能［8］。

周世一等在一定條件下將氯代十六烷、二乙醇胺和溶劑按一定比例進(jìn)行反應(yīng)，并加入亞磷酸二乙酯，合成了一種長(zhǎng)鏈季銨鹽類化合物。將其用作抗靜電劑添加到軟質(zhì)聚氯乙稀(PVC)材料中 ，測(cè)試了材料的表面電阻。隨合成長(zhǎng)鏈季銨鹽的添加量增大，PVC材料的表面電阻率降低，較小的添加量(4.5%)即可使材料的表面電阻率降低至3.0 ×108Ω以下，達(dá)到了煤礦行業(yè)對(duì)高分子材料抗靜電性能的要求。在該抗靜電PVC材料中添加一定量的聚氧化乙烯(PEO)，可起到儲(chǔ)水、釋水的作用?？朔丝轨o電劑對(duì)環(huán)境濕度的依賴性，降低材料的表面電阻率，且放置180d后該材料仍具有良好的抗靜電性能。同時(shí)可以增加材料的粘彈性，吸收拉伸能量，防止裂紋的進(jìn)一步發(fā)展［9］。

陰離子型抗靜電劑的種類不多，國(guó)內(nèi)常見的陰離子型抗靜電劑有ABPS(壬基苯氧基丙烷磺酸鈉)和DPE(對(duì)壬基二苯醚磺酸鉀)。目前國(guó)內(nèi)的烷基磷酸酯碳鏈長(zhǎng)度多為C12以下，這種磷酸酯具有很好的抗靜電性，但易吸潮，且吸潮后黏度很大。磷酸酯鹽的鏈長(zhǎng)增加后，油劑的平滑性得到很大提高，但高碳醇磷酸酯鹽的抗靜電性能沒(méi)有十二醇磷酸酯鹽好。為結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，鮑利紅等以長(zhǎng)鏈脂肪醇和五氧化二磷(P2O5)為主要原料合成了磷酸酯鹽抗靜電劑。利用正交試驗(yàn)對(duì)合成條件進(jìn)行探討。結(jié)果顯示:當(dāng)酯化溫度為80℃，反應(yīng)5h，70℃水解2h，二乙醇胺作為中和試劑時(shí)，產(chǎn)品及其乳液的穩(wěn)定性均較好。此外二乙醇胺為有機(jī)物，不會(huì)使產(chǎn)品中的無(wú)機(jī)磷酸鹽含量過(guò)高，可得到轉(zhuǎn)化率高、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。該研究將十二醇與十八醇混合作為原料，合成了一系列產(chǎn)品，考察n(十二醇):n(十八醇)不同對(duì)產(chǎn)品性能的影響。n(十二醇)∶n(十八醇)在設(shè)定的反應(yīng)條件下對(duì)產(chǎn)品的總體轉(zhuǎn)化率影響不大，但產(chǎn)品的吸濕性隨十八醇比例的增加而降低，耐熱性隨十八醇比例的增加而變好，當(dāng)n(十二醇)∶n(十八醇)配比為2∶1時(shí)，產(chǎn)品的抗靜電性能最佳［10］。

3.1.2 非離子型抗靜電劑研究應(yīng)用進(jìn)展

田瑤珠等通過(guò)比較環(huán)氧乙烷胺類加成物(HDC－103)、烷基醚磷酸脂鉀鹽(MOA3PK)、烷基二甲基羥乙基銨硝酸鹽(SN)、十二烷基二甲基甜菜堿(TC)4種抗靜電劑在PE－HD中，試樣表面電阻值變化的規(guī)律和特點(diǎn)，分析了它們?cè)赑E－HD中的析出速度大小;測(cè)試了不同抗靜電劑在空氣中的吸水率及添加有不同種類抗靜電劑的材料的單位表面吸水量與其表面電阻變化量的關(guān)系。據(jù)此得出抗靜電劑的抗靜電效果主要與其吸水量有關(guān)。非離子型抗靜電劑的析出速度較快，其吸水率大過(guò)其它三種，且能使PE－HD試樣的表面電阻值下降到最低，也即抗靜電效果最好。非離子型抗靜電試樣的表面電阻值變化與單位面積含水量的關(guān)系變化最敏感。綜合考慮四種抗靜電劑的抗靜電性，非離子型HDC－103最適合HE－PE的抗靜電要求［11］。

陜西省化工研究所用硬脂酸(SA)和二乙醇胺(DEA)為原料，在自制催化劑催化下，合成了一種脂肪烷醇酰胺類非離子型抗靜電劑。結(jié)果表明:SA與DEA的最佳配比為1∶1.2;催化劑用量為總量的0.02%;反應(yīng)溫度為170～180℃。合成的烷醇酰胺抗靜電劑加入到聚丙烯中，所制薄膜具有吸塵少、時(shí)效持久的抗靜電效果。分別添加該抗靜電劑母粒和進(jìn)口母粒的薄膜制品，其表面電阻、光學(xué)性能是接近的。因而該靜電劑可用于雙向拉伸聚丙烯(BOPP)膜的生產(chǎn)。該烷醇酰胺類抗靜電劑以20%的濃度制成抗靜電聚丙烯濃縮母料，加入BOPP膜中，其表面電阻可達(dá)到5.6 ×1010Ω［12］。

3.1.3 高分子型抗靜電劑研究應(yīng)用進(jìn)展

張玉廣等研究了通用型抗靜電劑聚合的機(jī)理及聚合的工藝流程，分析了溫度、真空度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)聚合質(zhì)量的影響以及物料比對(duì)抗靜電性能和耐洗性的影響。該研究合成的高分子抗靜電劑為聚醚和聚酯的酯交換產(chǎn)物，在抽真空條件下聚合。在縮聚反應(yīng)中，通過(guò)提高真空度可促進(jìn)小分子量的揮發(fā)，確?？s聚反應(yīng)向正方向移動(dòng)，從而可縮短反應(yīng)時(shí)間。適當(dāng)降低溫度，可防止聚醚的熱氧化及熱降解加劇。此外，聚酯、聚醚含量在聚合物中所占的比例直接影響親水抗靜電的效果和抗靜電的耐洗性效果，適當(dāng)調(diào)節(jié)物料比是決定永久性抗靜電劑質(zhì)量好壞的關(guān)鍵問(wèn)題。該研究開發(fā)的通用型高分子抗靜電劑不僅能廣泛用于PVC、PP、PE、ABS等各種塑料橡膠制品的抗靜電改性，通過(guò)改性的塑料表面電阻率由1014Ω降至1012Ω。而且對(duì)滌棉面料改性處理后，使其成為較出色的耐洗性抗靜電面料［13］。

李申等研制出一種高效的抗靜電阻燃劑。其配方1采用100份PP，15份協(xié)效劑，1.5份的高分子型抗靜電劑，與適量溴化物、氯化石蠟、微小粒子混合。采用自由基引發(fā)劑、氧化銻與含溴阻燃劑協(xié)同作用原理，達(dá)到較好的阻燃效果。研制過(guò)程中成功地采用了超小微粒添加技術(shù)，使抗靜電阻燃劑與塑料表面接觸效應(yīng)增大，具有比普通抗靜電阻燃劑更優(yōu)良的抗靜電阻燃效果。所研制成功的抗靜電阻燃劑適合 PP、PE、ABS等樹脂。其表面電阻達(dá)到108Ω，拉伸屈服應(yīng)力大于32.0，沖擊強(qiáng)度大于88，硬度大于65?？轨o電、阻燃、力學(xué)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求［14］。

華南理工大學(xué)用分子組裝方法將合成的抗靜電劑熔融接枝到聚丙烯分子鏈上，賦予聚丙烯持久的抗靜電性能。首先將2，4－甲苯二異氰酸酯與十八醇反應(yīng)后的產(chǎn)物與端基胺聚合物(自制，Mw=2000)反應(yīng)，制得抗靜電劑 AS。再以DCP為引發(fā)劑，加入苯乙烯(St)為第二單體，通過(guò)GMA將AS熔融接枝到PP上，一定條件下制得15%的母粒。將母粒提純后與PP共混，稀釋成抗靜電濃度分別為1.5%、5%、10%。壓制成膜后，分別進(jìn)行紅外光譜分析，對(duì)水的接觸角及表面電阻率的測(cè)定。結(jié)果表明，抗靜電劑已經(jīng)成功接枝到PP上。聚丙烯接枝后其接觸角有了明顯的變化，表明極性有了明顯改善。隨著抗靜電劑含量的增加，聚丙烯表面電阻率逐漸降低，從1014Ω降低至1010Ω，基本達(dá)到了抗靜電的要求。

3.1.4 復(fù)合型抗靜電劑研究應(yīng)用進(jìn)展

陰離子型抗靜電劑的抗靜電效果好，但它同聚烯烴材料的相容性差，會(huì)導(dǎo)致聚烯烴材料機(jī)械性能的下降;非離子型抗靜電劑的熱穩(wěn)定性良好，也沒(méi)有離子型抗靜電劑易于引起塑料老化的缺點(diǎn)，但其抗靜電性能效果較差，要達(dá)到相同的抗靜電效果通常的添加量是離子型的兩倍。浙江大學(xué)高分子工程研究所研究了非離子型羥乙基脂肪胺與陰離子型脂肪酸鹽復(fù)合抗靜電劑對(duì)聚丙烯(PP)抗靜電性能的影響。按照1∶99(質(zhì)量比)的比例，準(zhǔn)確稱取復(fù)合抗靜電劑和PP，壓片測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明:該復(fù)合抗靜電劑可改善非離子型羥乙基脂肪胺抗靜電效果對(duì)環(huán)境濕度的依賴程度、縮短樣品表面電阻率平衡時(shí)間及提高抗靜電能力。證實(shí)了當(dāng)陰離子型脂肪酸鹽用量達(dá)到復(fù)合抗靜電劑總量的10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))后，兩者在抗靜電效果上表現(xiàn)出顯著的協(xié)同效應(yīng)。少量添加陰離子型脂肪基磺酸鹽的復(fù)合抗靜電劑，可以使非離子表面活性劑類抗靜電劑羥乙基脂肪胺對(duì)PP材料的抗靜電效果提高近2個(gè)數(shù)量級(jí)，使PP材料的表面電阻率達(dá)到平衡的時(shí)間縮短至3～4天。陰離子型脂肪基磺酸鹽的加入量為復(fù)合抗靜電劑總質(zhì)量的15%～20%為宜。在此范圍內(nèi)兩組分的相容性能好，又不影響PP材料的物理性能，且抗靜電效果好［15］

哈爾濱工業(yè)大學(xué)以二甲基乙醇基十八酰胺丙基銨硝酸鹽為抗靜電劑，十溴二苯醚，Sb2O3為阻燃劑，通過(guò)正交設(shè)計(jì)確定了抗靜電阻燃聚丙烯的配方。當(dāng)抗靜電劑以2份加入到100份的聚丙烯中時(shí)，其表面電阻率可達(dá)到2.7×108Ω。將試樣摩擦后距煙灰1cm不產(chǎn)生吸附現(xiàn)象。阻燃后的PP熱失重后于阻燃前，熱穩(wěn)定性優(yōu)于阻燃前。十溴二苯醚，Sb2O3復(fù)合阻燃劑的含量越大，其阻燃效果越好。當(dāng)阻燃劑含量為9%時(shí)，其PP制品的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值。兩者的最佳配比為 9∶4［16］。

大慶石油化工總廠研究院研究了添加HZ－1復(fù)合抗靜電劑對(duì)聚乙烯膜包裝性能的影響。該研究以10%的添加量制成抗靜電母粒。當(dāng)母粒添加量從0.1% ～5.0%時(shí)，PE薄膜制品表面電阻率從1015Ω降低至109Ω，降了6個(gè)數(shù)量級(jí)，其抗靜電效果較好。一般在0.5% ～0.8%比較適宜，既提高了抗靜電性，同時(shí)也改善了印刷性，適宜做包裝膜外層膜。HZ－1復(fù)合抗靜電劑的添加量(包括其他添加量)小于5.0%時(shí)，其透明度不會(huì)有明顯的變化，且薄膜外觀光澤度較好，也不會(huì)變脆。加入抗靜電劑所制作的包裝膜或農(nóng)地膜，不僅可改善其抗靜電性、阻氣性及印刷性，而且不會(huì)影響其力學(xué)性能，斷裂伸長(zhǎng)率還會(huì)大幅度地提高。同時(shí)在有其他無(wú)機(jī)物添加后，阻隔性能有所改善［17］。

3.2 國(guó)外塑料抗靜電劑研究應(yīng)用進(jìn)展

抗靜電劑在國(guó)外的發(fā)展速度很快，尤其是美國(guó)、西歐、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，其抗靜電劑的生產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界前列，很多的已經(jīng)商品化。如美國(guó)Witco公司生產(chǎn)的一種牌號(hào)為Markstat－AI－26的季銨鹽類抗靜電劑，具有極好的抗靜電性能，其熱穩(wěn)定性好，對(duì)PVC制品無(wú)損害［18］。Hoechst公司開發(fā)的一種牌號(hào)為hostast HIS的粒狀的抗靜電劑，為脂肪族陰離子型磺酸鹽。應(yīng)用于PS、ABS、PVC等多種塑料，用量為1.0% ～3.0%?？轨o電效果好，能改善制品的流動(dòng)性［19］。有專利報(bào)道了磺酸芳香聚合物作為抗靜電劑用于熱塑性樹脂中。該抗靜電劑是含磺酸化的芳香聚合物。如苯乙烯在陰離子交換樹脂和KOH條件下經(jīng)磺化生成聚苯乙烯磺酸鈉(MW=5500g/mol，每個(gè)苯乙烯單元磺化率為30% ，K2SO4殘余0.04)。將3份該物質(zhì)和100份PC成型，具有較高的抗靜電性能。同時(shí)還保持了PC樹脂原始性能，如透明度、色澤和沖擊強(qiáng)度等。來(lái)自杜邦公司牌號(hào)為entira的抗靜電劑是一種能夠在聚烯烴中提供良好的永久抗靜電性能和高透濕性的樹枝改性劑，適用于吹塑的聚乙烯和聚丙烯容器。用于大約1mm壁厚的兩層吹塑瓶的AS MK400抗靜電劑，提供了沒(méi)有噴霜的、立即的和長(zhǎng)期的抗靜電效果，并阻止了灰塵和污垢附著，適用于聚烯烴和乙烯共聚物［20］。瑞士汽巴(Ciba)公司推出了聚烯烴、聚苯乙烯系列、聚甲基丙烯酸甲酯用新型抗靜電劑Lrgastatp22，這是以聚酰胺(PA)共聚物為基料的復(fù)配物，與傳統(tǒng)抗靜電劑甘油單硬脂酸酯和高級(jí)脂肪酸環(huán)氧乙烷加合物相比有許多優(yōu)點(diǎn)。新型抗靜電劑特點(diǎn)為抗靜電性持久，而且加入樹脂馬上就起作用，本身有釋放靜電作用，即使在相對(duì)濕度小于10%下仍能有效抗靜電，另外，Lrgastatp22屬于大量遷移性抗靜電劑，不會(huì)使聚合物表面性能變壞。目前供應(yīng)的產(chǎn)品為無(wú)灰粒料，添加用量為4% ～10%，可以直接與塑料混合，也可通過(guò)母料或摻混料方式加入［21］。

4 塑料抗靜電劑的發(fā)展趨勢(shì)

設(shè)計(jì)合成對(duì)環(huán)境濕度依賴性小、多功能、耐高溫、無(wú)毒環(huán)保、永久性、適用性廣的新型抗靜電劑是目前主要的發(fā)展趨勢(shì)。季銨鹽型抗靜電劑的開發(fā)方向主要是提高其耐高溫性。減少對(duì)塑料制品的腐蝕性，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)碳鏈長(zhǎng)度拓寬其應(yīng)用范圍。陰離子抗靜電劑產(chǎn)品的開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，其開發(fā)方向?yàn)樘岣咂渑c樹脂的相容性。由于其具有良好的熱穩(wěn)定性，可開發(fā)用于多種塑料制品，復(fù)配或單獨(dú)使用。非離子型抗靜電劑具有耐熱性好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于塑料制品中。但其添加量大，影響塑料制品的物理性能。目前需要解決的問(wèn)題是在保證其抗靜電的前提之下減少其添加量。

隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，國(guó)外塑料抗靜電劑的產(chǎn)銷呈現(xiàn)出逐年大幅度遞增趨勢(shì)。相比之下，我國(guó)塑料用抗靜電劑的品種開發(fā)比較落后，生產(chǎn)力與銷售品種尚難與國(guó)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外抗靜電劑的發(fā)展趨向于長(zhǎng)期性、高透濕性、耐熱性、阻燃性、透明性。品種系列化。對(duì)新品種的開發(fā)主要有多功能抗靜電濃縮母粒;復(fù)合抗靜電劑;重視新品種的研制。在塑料加工成型時(shí)，抗靜電劑的添加量少，尤其是以顆?；蚍蹱钐砑訒r(shí)，很難均勻分布于塑料制品中，影響抗靜電效果。以抗靜電濃縮母粒形式添加到塑料制品中，其分散性好、均勻。國(guó)外很多公司對(duì)抗靜電濃縮母粒技術(shù)進(jìn)行了研究，且成果顯著，已工業(yè)化。由于對(duì)塑料制品的性能要求在不斷提高，單一使用某種抗靜電劑往往會(huì)出現(xiàn)很多弊端。如單一某種抗靜電劑對(duì)樹脂的相容性差、影響產(chǎn)品透明性及力學(xué)性能，添加量大時(shí)加工困難等，難以達(dá)到綜合的抗靜電效果。國(guó)外的重點(diǎn)研究之一是大力拓展復(fù)合抗靜電技術(shù)，將不同種的抗靜電劑進(jìn)行復(fù)配，以實(shí)現(xiàn)較高的抗靜電要求。此外，國(guó)外也在開發(fā)新的表面處理技術(shù)，研制更耐久的抗靜電涂層。

我國(guó)目前抗靜電品種主要有季銨化合物、羥乙基烷基胺、烷基醇胺硫酸鹽、多元醇脂肪酸酯及其衍生物等，品種相比國(guó)外較為單一。抗靜電劑發(fā)展趨向于對(duì)抗靜電劑新品種的開發(fā);拓展復(fù)配技術(shù);重視無(wú)機(jī)抗靜電劑發(fā)展;開發(fā)高分子永久型抗靜電劑。我國(guó)對(duì)抗靜電劑品種的研究開發(fā)近幾年呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其主要目的是提高耐熱性和持久性。利用現(xiàn)有的抗靜電劑，針對(duì)不同的塑料制品采用不同的復(fù)配研究，以期望開發(fā)出專用性強(qiáng)、抗靜電性高、綜合性能優(yōu)良的復(fù)合抗靜電劑。此外，國(guó)內(nèi)逐漸重視對(duì)無(wú)機(jī)抗靜電劑的研究，開發(fā)出了多種導(dǎo)電填料新品種，用于填充塑料制品。在降低成本的同時(shí)，達(dá)到抗靜電的效果。目前被認(rèn)為最具有發(fā)展?jié)摿Φ氖歉叻肿佑谰眯钥轨o電劑。它克服了小分子表面活性型抗靜電劑的抗靜電效果不持久，受環(huán)境濕度影響大的缺點(diǎn)。因此對(duì)高分子型抗靜電劑的研究開發(fā)也將是我國(guó)抗靜電劑的發(fā)展趨勢(shì)。

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Research and Application of Antistatic Agent in Plastic

SHI Ming1，YANG Yu－ nong2，ZHENG Cheng1，3
(1 School of Chemistry and Chemical Engineering，Guangzhou University，Guangzhou 510006，Guangdong，China;2 Guangzhou Research Institute Co.Ltd.of Synthetic Materials，Guangzhou 510665，Guangdong，China;3 School of Technology ＆Trade，Guangzhou 511422，Guangdong，China)

The classifications of plastics antistatic agents were introduced.The research and application progress of plastics antistatic agents were summarized.The development trend of plastics antistatic agents were pointed out.

plastics，antistatic agent，antistatic plastics

TQ 321

2011－12－30