抗靜電劑在高分子材料中的應用研究進展

滕琴（西北民族大學，甘肅 蘭州 730124）

抗靜電劑在高分子材料中的應用研究進展

滕琴（西北民族大學，甘肅 蘭州 730124）

近年來，隨著科技的飛速發展，高分子材料的應用范圍也在不斷擴展。為最大限度消除積聚在高聚物表面的靜電，高分子材料的研究已經成為目前次奧聊研究領域所關注的重要課題之一。然而，高分子材料抗靜電效果與抗靜電劑的用量和性質密切相關。鑒于此，本文在概述抗靜電劑種類、特性、作用機理及使用方法的基礎上，分析了抗靜電劑在高分子材料中的應用，尤其是在塑料材料、涂料材料以及橡膠材料中的應用，以希望為進一步拓展高分子材料在不同領域的應用范圍提供借鑒和指導。

抗靜電劑；高分子材料；應用

靜電作為理論上一種普遍存在的現象，輕則會吸附灰塵，重則會引發火災等等重大安全事故。一般來說，高分子材料均具有電絕緣性，主要是由于其具有較高的體積電阻和表面電阻[1]。但是，材料之間在使用的過程中，也難免經過摩擦，進而產生帶電的現象。鑒于靜電具有不易去除性，因此，采用一定的方式，以確保消除靜電安全隱患。抗靜電劑作為降低靜電的一種有效方法，近年來，不斷備受社會各界的關注。基于此，本文主要從以下兩方面展開了論述。

1 抗靜電劑相關概述

1.1 抗靜電劑種類及特性

抗靜電劑的種類比較多，但具體而言，主要可將其分為三類，即表面活性抗靜電劑、高分子永久性抗靜電劑以及復合型抗靜電劑[2]。其中，表面活性抗靜電劑是較為傳統的一種抗靜電劑類型，其在高分析材料中應用范圍非常廣泛。這主要是由于其具有成本低、添加量小于1%，且對材料影響小等優勢。從化學結構上來說，表面活性抗靜電劑主要包括陰離子型、陽離子型、兩性型、非離子型以及高分子型[3]。通過表1可知，不同類型的抗靜電劑所具有的結構、應用范圍、以及優缺點均是不同的。如表1所示。

表1 抗靜電劑種類及特性

1.2 抗靜電劑作用機理及使用方法

抗靜電作用機理主要表現在兩個方面，一是在材料表面形成導電性連續模，進而降低表面電阻率，二是在材料表面添加潤滑劑，以降低摩擦系數，進而減少靜電的產生[4]。從添加方式的不同，可將高分析材料抗靜電劑分為兩種，一種是內加型，另一種則是外涂型。其中，內加型高分子材料抗靜電劑主要是指其在配料的過程中，將其加入到樹脂中，促使其均勻分不到整個聚合物之中，進而促使有材料內部向外表面遷移，并在表面形成均勻的抗靜電層。這種使用方式是高分子材料中較為廣泛應用的一種使用類型。這主要是由于這種類型具有乃洗滌、耐摩擦等優勢。而外涂型則主要是通過噴涂、刷涂以及浸涂等方式，將其涂在制品表面的一種方式。這種方式適用范圍比較廣，且見效快。但其在摩擦和洗滌方面卻不具有優勢。

2 抗靜電劑在高分子材料中的應用

2.1 抗靜電劑在塑料中的應用

通過表1可以發現，抗靜電劑在高分子材料的應用中，抗靜電劑在塑料中的應用所占的比例比較大。這主要是由于塑料本身具有優良的靜電絕緣性能。但是，鑒于塑料中所含有的分子主要是由共價鍵構成的，所以其在自由傳遞電子方面具有很大的困難性，因此，一旦經過摩擦產生靜電就很難通過傳導消失，進而塑料非常容易帶靜電。因此，目前市場上對于抗靜電劑在塑料中應用已經給出了較為科學合理的使用類型和方式。以通用塑料為例，針對聚乙烯塑料，其可采用抗靜電劑SN，而使用方式則可選擇外涂型，而與之對應的抗靜電劑類型則為陽離子型。而針對聚丙烯塑料，其可采用抗靜電劑KF-100，而使用的方式則內加型，與之對應的抗靜電劑類型則為非離子型。而在工程塑料方面，以聚碳酸酯塑料為例，應選擇環氧氯丙烷共聚物抗靜電劑，使用方式為內加型，與之對應的抗靜電劑特性為高分子型，進而具有較好的抗靜電性能。由此可見，抗靜電劑在塑料中的應用過程中，應考慮塑料種類、抗靜電劑種類、特性以及使用方式，才能發揮更好的抗靜電效果。

2.2 抗靜電劑在涂料中的應用

近年來，為進一步提高裝飾性能，防靜電涂料逐漸被廣泛應用于汽車、家具、家用電器配線系統以及航空領域之中。因此，各研究學者對抗靜電劑在涂料中的應用也逐漸得到了深入的研究。以環氧類涂料為例，其使用的抗靜電劑主要是聚苯胺，該抗靜電劑的主要成分為聚苯胺和十二烷基磺酸鹽。該抗靜電劑使用的方式主要是內加型，在添加量達到5kt時，涂層體積電阻率可達到107Ω·cm，完全可由達到抗靜電涂料的標準要求。同時，還具有功效持久的效果。另外，對于丙烯酸酯類涂料，所使用的抗靜電劑主要是季銨鹽，其歲哦使用的方式也是內加型，與之對應的抗靜電劑特性是陽離子型。通過季銨鹽抗靜電劑在丙烯酸酯類涂料中的應用，發現其具有耐水洗滌、抗靜電性能好、以及表面電阻率可達到108Ω。通過研究還發現，抗靜電劑在涂料中的應用過程中，所采用的抗靜電劑使用方式均為內加型。由此可見，在研究抗靜電劑在涂料中的應用時，也應以涂料種類、抗靜電劑種類及特性為參考依據，進而選擇適宜的抗靜電劑。

2.3 抗靜電劑在橡膠中的應用

目前，關抗靜電劑在橡膠中的應用有關研究還不夠深入，這主要是由于在橡膠中一般選擇的方式主要是以炭黑作為補強劑來提高橡膠的抗靜電能力的。而炭黑的加入在提高橡膠的抗靜電能力方面也起到了較好的效果。因此，未來研究抗靜電劑在橡膠的應用過程中，應重點研究非炭黑添加型抗靜電劑在橡膠中的應用。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的發展和人們生活水平不斷提高，人們在電子儀器以及家用電器的需求也不斷增加，為滿足人們的需求，降減少甚至避免靜電安全隱患，在高分子材料中添加抗靜電劑已經成為一種必然趨勢。鑒于不同類型、不同特性的抗靜電劑對于高分子材料的抗靜電效果是不同的。因此，通過本文的研究發現，以抗靜電劑種類、特性、作用機理和使用方法為基礎，綜述其在塑料、涂料、以及橡膠等高分子材料中的應用研究進展具有重要的意義，不僅能夠對以往的研究進行總結，還能夠為未來相關領域的研究提供借鑒。

[1]蔣杰，孫連強，徐戰，韋堅紅.高分子材料用抗靜電劑的研究進展[J].塑料助劑，2016，23(02):1-4.

[2]羅俊.高分子材料阻燃抗靜電改性的研究進展[J].化工管理，2016，19(01):136.[2017-10-12].

[3]高軍，吳劍，涂賓，鄧淑玲，林志丹.有機抗靜電劑的研究進展[J].科技創新導報，2015，12(06):98.

[4]秦旺平，程慶，汪爐林，郭少華，劉學亮，王林，袁紹彥.高分子材料的阻燃抗靜電改性研究進展[J].工程塑料應用，2014，42(04):123-130.