高分子材料抗靜電技術的研究與應用

曾化雨（貴州省貴陽市冶金化工研究所 貴州 貴陽550002）

一、高分子材料抗靜電技術的概述

靜電無論是在自然界當中還是在我們日常的生活當中，經典都廣泛的存在于其中。如在干燥季節當中人們身上化纖衣物摩擦起點會粘附在身體上，下雨天的雷電現象等等，除了這些日常較為常見的靜電現象，還有一些我們不是很了解的靜電現象，實際上，這些靜電在生物工程中就起著重要的作用[1]。當前，我國在高分子材料抗靜電技術方面逐漸重視，其研究與高分子材料抗靜電技術的應用的不斷得到推廣。靜電在生物工程中有著非常重要的地位，而對于高分子材料抗靜電技術的研究與應用是我國發展的重要策略。

1、靜電的產生于危害

任何事物都是具有兩面性的，靜電有好處自然也就會產生危害，靜電的產生于危害，也就是指兩個物理狀態不同的固體互相接觸摩擦時，其各自的表面就會發生電荷再分配，重新分離后，這時，每一個固體表面都將帶有比接觸前過量的正(或負)電荷，這種現象稱為靜電。靜電現象在某些生產、加工和使用的過程中是非常普遍的，例如聚合物。然而，一旦由于靜電出現了過高的電阻，其體積電阻率大概是在在1010～1020Ω·cm之間[2]，就容易產生很大的危害了。醫藥中的引塵、引菌、電顫事故；礦山、石油的火災；電子工業的集成電路破壞等等這些情況，都是由于靜電產生不當而引起的破壞，這就要求了我們對于抗靜電高分子材料技術的進一步研究與發展。

2、高分子抗靜電的含義

高分子抗靜電就是高聚物表面聚集了許多電荷取決于高聚物的放荷性質，而這種性質又是通過本體或導體像空中傳播的，其中又以表面傳導為主要途徑[3]。高分子抗靜電技術就是利用這種傳導的途徑對靜電進行制止。抗靜電高分子材料一般都是由多種不同的化學添加劑相互混合而成，通過這些混合劑的使用，一般可以使得材料表面有效的防止或消除靜電，從而提高物體的利用率，這也就是高分子材料抗靜電技術的本質。

二、當前高分子材料抗靜電技術的研究方法

1、添加導電材料

想要使得靜電消除，最有效也是最快捷的方法就是添加導電材料，讓某些無機的導電材料參入進高分子當中的方法。在我國當前的技術當中，無機導電填料主要是碳系填料、金屬類填料等等。簡單介紹一下碳系填料。碳系材料有很多種類，最常見的就是炭黑和碳纖維。炭黑，這是一種天然的半導體材料，導電性能相對較為之久穩定，其體積電阻率約為0.1-10Ω·cm，目前為止也是用途最廣，用量最大的一種導電材料；然而碳纖維導電材料，這是一種新型的、具有高強度并且是具有高模量的材料，因此也具有良好的導電性能[4]。

但，碳纖維的導電材料運用并沒有炭黑那么廣泛，其主要原因就是碳纖維的昂貴價格，這在某種程度上限制了其優異性能的推廣，盡管如此，碳纖維的運用在導電材料中還是中還是運用廣泛的。導電性能大大提高。此外，還有金屬系及其它導電填料，這是一種以金屬粉末、金屬氧化物填充基體高分子可獲得優良的導電性。另外，雖然金屬纖維對導電性能的影響規律與炭黑相似。但由于纖維狀填料的接觸幾率更大，因此在填充量很少的情況下便可獲得較高的導電率。不過，金屬纖維加工時易折斷，易被氧化，價格也較貴，這些因素在應用中必須考慮。

2、與結構型導電高分子材料共混

高分子材料的加入，除了炭黑和碳纖維之外，還可以與結構導電型共混，導電高分子材料中是由許許多多重復的小單元格做組成的材料，在其材料的兩端中加上電壓，材料中就會有電流通過，這即反映出了導體的本質，又反應出了抗靜電技術中作為抗靜電高分子材料的特殊性能。當然，對于結構型導電高分子材料，它也還具有一定的缺陷，由于這類高分子剛性大，不易溶解，并且成型困難，在日常還極易被氧化，穩定性較差，所以通常是不能夠直接單獨使用的一種材料[5]。結構型導電高分子材料相互混合就能夠形成良好的相容性的效果，使之抗靜電效果更明顯。

3、添加抗靜電劑法

添加抗靜電劑法也就是平常常見的類似于添加防腐劑法的方法，當然，這與添加防腐劑可不能同日而語。添加抗靜電劑法有許多方法，其中有一種調價有機小分子抗靜電劑，這是一類通過表面活性劑特征，對其結構式微RYX，其中R為親油基團，X為親水基團，Y為連接基。當然他們彼此之間還是需要較強的平衡于一定的相溶性質的。添加抗靜電劑法除了添加右擊小分子抗靜電法之外，還有永久性抗靜電劑，這一類法針對相對于分子質量大，并且有較強的親水性高聚合物它們與基體樹脂有較好的相容性，因而效果穩定、持久、性能較好。

三、高分子材料抗靜電技術的發展趨勢

今后，抗靜電復合材料的研究將不斷的進行！努力提高復合材料的導電性，減少導電填料的填充量，降低成本。開發新型導電填料或抗靜電劑，采用本身含有可電離離子基團的聚合物固體電解質作為導電填料，來提高復合材料的導電性能，可望成為抗靜電復合材料的一個新的發展方向。我國抗靜電高分子材料技術的發展也是在不斷擴大的，在這些品種當中，有些還是處于國內較強的領先水平。當然，在我國對于高分子抗靜電技術的不斷發展于研究應用當中，我們還需要不斷的加強努力，在既能夠保證抗靜電效果的同時，有能夠開發出其他應用，得到雙贏的局面。

結束語：

目前許多的科研機構于生產機關都陸續開發出各種不同的品種，目前一些常見的有ABPS（烷基苯氧基丙烷磺酸鈉）、DPE（烷基二苯醚磺酸鉀）；北京化工研究院開發的ASA一10（三組份或二組份硬脂酸單甘酯復合物）、ASA一150（陽離子與非離子表面活性劑復合物），近年來又開發出ASH系列、SH一102（季銨鹽型兩性表面活性劑）、SH一103、104、105等（均為季銨鹽型陽離子表面活性劑），SH抗靜電劑屬于結構較新的帶多羥基陽離子表面活性劑。相信在未來技術的不斷發展中，抗靜電技術的應用會越來越廣泛。