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                                        抗靜電劑機(jī)理分類以及應(yīng)用

為何材料需要抗靜電：高科技現(xiàn)代工業(yè)的殺手幾十伏或更低的靜電損壞高速大規(guī)模集成電路—不知不覺巨額損失

由于ESD的影響，美國每年造成的損失約100億美元，英國每年損失為35億英鎊，日本不合格的電子器件中有70%是由靜電引起。在我國，因靜電造成的損失也很嚴(yán)重

（一）靜電的損害形式

1,靜電吸塵-產(chǎn)生短路，電器損壞2，電磁干擾-引起電子設(shè)備故障或誤動作3，靜電放電擊穿-擊穿集成電路和精密元器件，直接損壞4，引起爆燃事故5，對人體造成電擊

（二）防靜電高分子材料的功能：1，防靜電材料可以有效的釋放產(chǎn)品表面積累的靜電荷2，材料表面不會產(chǎn)生電荷積累和高電位差（三）防靜電高分子相比金屬的優(yōu)勢：1，具備高分子材料加工簡易的特性2，產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度高
3，化學(xué)穩(wěn)定性好
4，可以媲美金屬材料的防靜電特性
5，材料電阻率可調(diào)范圍廣（四）防靜電材料等級劃分：根據(jù)防靜電等級可以分為以下四類： 

表面電阻小于103 Ω 
高導(dǎo)電材料—快速導(dǎo)出靜電 
表面電阻介于103 Ω -106 Ω 
導(dǎo)電材料—較快導(dǎo)出靜電 
表面電阻介于106-109Ω 
靜電消散材料—慢慢導(dǎo)出靜電 
表面電阻介于109-1012Ω 
防靜電材料—加工中不產(chǎn)生靜電

（五）根據(jù)顏色分類：

1，不可著色防靜電高分子

這類主要就是黑色防靜電，也屬于永久性防靜電，也是大家最熟悉的，比如導(dǎo)電炭黑填充，導(dǎo)電石墨填充，碳纖維增強(qiáng)，這類大家比較了解，不詳細(xì)介紹，有需要了解的可以跟帖。
2，可著色防靜電高分子

這類的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品顏色可控，根據(jù)客戶的需求，可以隨意配色，此外根據(jù)產(chǎn)品的定位和需求，可以分為非永久性抗靜電和永久性抗靜電，詳細(xì)介紹這部分。

可著色抗靜電助劑的作用機(jī)理： 
1，抗靜電基的親水基增加制品表面的吸濕性,形成一個單分子的導(dǎo)電膜。 
2，離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度,從而增加導(dǎo)電性。 
3，介電常數(shù)大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。 
4，增加制品表面的平滑性,降低其摩擦因數(shù)。

A，非永久性抗靜電劑：-有機(jī)小分子抗靜電劑，有以下幾類
1，陽離子型-季銨鹽類
2，陰離子型-磷酸鹽類
3，非離子型-脂肪酸多元醇酯類
4，兩性型-內(nèi)銨鹽類
具體用法：
1，外涂型：此方法使用時以陽離子型表面活性劑效果最好
2，內(nèi)加型：最常采用的方法，可以使抗靜電劑均勻地分布在聚合物內(nèi)，此方法使用時非離子表面活性劑應(yīng)用最多。
非永久性抗靜電缺點(diǎn)： 抗靜電效果缺乏永久性、析出使表面變差、加工時受熱分解、對于溫度和濕度依賴性大等。

B,永久性抗靜電劑：分子量大的親水性高聚物，與基體樹脂有較好 的相容性，因而效果穩(wěn)定，持久，性能好。應(yīng)用機(jī)理：

1， 親水性聚合物與高分子基體共混后，其分子鏈的運(yùn)動能力較強(qiáng)，分子間便于質(zhì)子移動，通過離子導(dǎo)電來傳導(dǎo)和釋放產(chǎn)生的靜電荷；
2， 抗靜電能力是通過其特殊的分散體態(tài)來體現(xiàn)的。
產(chǎn)品分類：
1，聚醚類
2，季銨鹽類
3，共聚物磺酸鹽類
永久性抗靜電的優(yōu)點(diǎn)：高分子永久性抗靜電劑主要是在制品表層呈細(xì)微的層狀或筋狀分布，構(gòu)成導(dǎo)電性表層，而在中心部分幾乎呈球狀分布，形成所謂的“芯殼結(jié)構(gòu)”，并以此為通路泄露靜電荷。高分子永久型抗靜電劑是以降低材料體積電阻來達(dá)到抗靜電效果的，不完全依賴表面吸水，故其受環(huán)境的濕度影響較小。

關(guān)于分類：

1、陰離子型抗靜電劑

陰離子型抗靜電劑主要有烷基磺酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽等。多用作化纖油劑和油品的抗靜電劑 , 在塑料工業(yè)中除某些烷基磷酸(或硫酸) 酯用于聚氯乙烯 (PVC) 和聚烯烴作內(nèi)混型抗靜電劑使用外 , 大多用作外涂型抗靜電劑。此類抗靜電劑耐熱性及抗靜電性效果優(yōu)異 , 但對透明制品有不利影響。

2、陽離子型抗靜電劑

陽離子型抗靜電劑主要有季銨鹽類、烷基咪唑啉陽離子等 , 其中季銨鹽類最常見。此類抗靜電劑極性高 , 抗靜電效果優(yōu)異 ,對高分子材料的附著力較強(qiáng) ,多用作外涂型抗靜電劑, 有時也用作內(nèi)混型抗靜電劑 , 主要用于合成纖維、PVC、苯乙烯類聚合物等極性樹脂。但熱穩(wěn)定性差 , 且對熱敏性樹脂的熱穩(wěn)定性有不良影響 , 也存在不同程度的毒性或刺激性 , 在食品包裝材料上不宜使用。

3、兩性型抗靜電劑

兩性型抗靜電劑主要有甜菜堿、烷基咪唑啉鹽和烷基氨基酸等 , 其最大特點(diǎn)是分子內(nèi)同時含有陽離子和陰離子基團(tuán) , 在一定條件下可同時顯示陽離子型和陰離子型抗靜電劑作用 , 在應(yīng)用中與其他類型抗靜電劑有良好的配伍性 ,對高分子材料附著力較強(qiáng) , 但熱穩(wěn)定性較差。

4、非離子型抗靜電劑

非離子型抗靜電劑主要有脂肪酸多元醇酯、烷醇胺、烷醇酰胺以及脂肪酸、脂肪醇和烷基酚的環(huán)氧乙烷的加成物等 , 其中應(yīng)用最廣泛的是前3種。這一類型的抗靜電劑雖然本身不能離解為離子 , 無法通過自身導(dǎo)電來泄漏電荷 , 抗靜電效果不及離子型抗靜電劑 , 但是其熱穩(wěn)定性優(yōu)異 , 一般對高分子材料不產(chǎn)生有害影響 , 多數(shù)產(chǎn)品無毒或低毒 , 并且具有良好的加工性能。

5、高分子永久型抗靜電劑

高分子永久型抗靜電劑是指分子內(nèi)含有聚環(huán)氧乙烷鏈、聚季銨鹽結(jié)構(gòu)等導(dǎo)電性單元的高分子聚合物 ,包括聚環(huán)氧乙烷、聚醚酯酰胺、含季銨鹽的 (甲基)丙烯酸酯共聚物和含親水基的有機(jī)硅等 , 特點(diǎn)是抗靜電效果持久 , 不受擦拭和洗滌等條件影響 ,對空氣的相對濕度依賴性小 , 不影響制品的機(jī)械性能和耐熱性能 , 但添加量較大 (一般為 5 %～20 %) ,價(jià)格偏高。有機(jī)硅高分子鏈因具有彈性的螺旋形結(jié)構(gòu) , 經(jīng)處理后甲基向空氣定向排列 ,可使織物獲柔軟、潤滑和防水功能 , 但含親水基的有機(jī)硅可抗靜電。

抗靜電劑的使用方法和作用機(jī)理 根據(jù)使用方式的不同, 抗靜電劑可以分為外涂型和內(nèi)混型兩種。外涂型抗靜電劑是指涂在高分子材料表面所用的一類抗靜電劑。一般用前先用水或乙醇等將其調(diào)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0、5 %～2、0 %的溶液 ,然后通過涂布、噴涂或浸漬等方法使之附著在高分子材料表面 , 再經(jīng)過室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。此種多為陽離子型抗靜電劑 , 也有一些為兩性型和陰離子型抗靜電劑; 內(nèi)混型抗靜電劑是指在制品的加工過程中添加到樹脂內(nèi)的一類抗靜電劑。常將樹脂和添加其質(zhì)量的0、3 %～3、0 %的抗靜電劑先機(jī)械混合后再加工成型。此種以非離子型和高分子永久型抗靜電劑為主 , 陰、陽離子型在某些品種中也可以添加使用。各種抗靜電劑分子除可賦予高分子材料表面一定的潤滑性、降低摩擦系數(shù)、抑制和減少靜電荷產(chǎn)生外 , 不同類型的抗靜電劑不僅化學(xué)組成和使用方式不同 , 而且作用機(jī)理也不同。