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9章 抗静电剂和柔软剂 9.1概述 静电产生 一般是由两种材料摩擦或通过诱导而产生的。 静电的应用：静电复印，静电喷涂等 静电的危害：使织物释放静电，造成电击，火花放电等不适感 使聚合物表面吸尘有碍美观，可加速老化，缩短制品使用寿命 矿用运输带，导风筒运行中静电打火可造成（可燃气体）瓦斯爆炸 合成材按照表面电阻率来分: ≤105Ω.cm-1 可导性材料； 1014Ω.cm-1 绝缘材料 109-1014Ω.cm-1 抗静电材料 在工业上采用抑制静电荷的产生和促进电荷的泄漏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件或吸湿性。 定义 添加在树脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纤维表面的用以防止高分子材料和液体燃料静电危害的一类化学添加剂统称为抗静电剂。 抗静电剂按化学结构来说一般都是表面活性剂，其分子中有极性基团和非极性基团。 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、季胺盐的阳离子，以及-OH—，-O-等基团。 常用的非极性基团(即亲油基)有：烷苯、芳烷基等。 按结构分类 （主要依据其极性基团） 阴离子型 阳离子型 非离子型 两性离子型 高分子型 复配型抗静电剂。 按使用方法抗静电剂可分为： 外部涂层用（暂时性） 内部添加用（混炼型） 按抗静电剂与材料的结合方式可分为： 反应型 混入型 按抗静电剂的用途可分为： 塑树加工用 纤维加工用 涂料用 油品用抗静电剂等。 9.2 抗静电剂的作用机理 1．静电的产生与积累 两种不同物质的表面相互接触，瞬间就能产生电荷，而很小的静电荷，就足以形成极高的静电压。 一般来说，分子中含有极性基团较多的聚合物易带正电，而非极性聚合物则带负电荷。静电荷的积累是造成静电灾害的根源。 静电荷的积累既可发生存固／固界面上．也能发生产固／气、固／液相界面上。 纤维的静电现象 羊毛、尼龙、人造毛等具有酰胺键的纤维是倾向于带正电． 而聚酯，聚丙烯腈等带负电。 (2)其他高分子材料的静电现象 高分子材料的带电主要是由于高分子材料的高表面电阻，致使所产生的静电荷一时很难泄漏，积累的静电荷越来越多而造成的。(3)液体燃料的起电 绝对纯净的有机液体一般由于没有离子不易起电 但石油产品在炼制和输送过程中不可避免地带进杂质如有机金属盐、氧化产物、沥青等，其浓度只要达到l0-9g/L，就可以严重起电，当油品通过管壁、微孔过滤器时，油中如正离子吸附在管壁，而负离子留在液体内，液体流动，正电通过液体导走，液体在储油罐中建立电场发生火花放电。 2．静电的逸散 体积传导 表面传导 主要 向空气中辐射 (1)电荷的表面传导： 水是高介电常数的液体，与干燥的塑料和纺织品相比具有很高的导电性，如果在高分子材料表面附着一层薄薄的连续相的水就能起到泄漏电荷的作用。 表面活性剂型抗静电剂的亲油基吸附在材料表面，而亲水基排列在材料—空气界面，这些稠密排列的亲水基容易吸收环境中的微量水分，而形成一个单分子导电层。 当抗静电剂为离子型化合物时，本身便具有离子导电作用； (2)电荷的体积传导 一些导电化台物．加金属粉末、导电纤维、炭黑等，以微粒状分散在聚合物材料中，可有效调节制品的抗静电性能。 其作用机理是： 1在电压作用下，间距1nm 的导电粒子间形成导电通路， 2在聚合物隔开的导电离子之间，电子轨道跃迁也会产生导电作用。 3．抗静电剂的作用机理 （1）外用抗静电剂的作用机理 当用抗静电剂溶液浸渍高聚物材料时，抗静电剂(一般为表面活性剂)的亲油部分牢固地附着在材料表面．而亲水部分则从空气中吸收水分，从而在材料表面形成薄薄的导电层．起到消除静电的作用。 阳离子表面活性剂吸附在纤维表面 (2)内用抗静电剂的作用机理 内用抗静电剂是在树脂加工中与之混和后再进行成型加工，或直接添加于液体燃料中而起作用的。 内用抗静电剂在树脂中的分布是不均匀的。当抗静电剂的添加量足够时．在树脂表面就形成一层稠密的排列