淺談高分子材料抗靜電技術與應用

徐力

（池州學院，安徽 池州 247000）

隨著材料科學的發展和人類工業建設的逐步深入，越來越多的領域開始運用高分子材料，其良好的耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性，以及較低的成本使其在電子電氣、建筑以及交通運輸行業中發揮重要作用。然而高分子材料因其體積電阻率較大的特點，在使用過程中易產生經典，給設備埋下安全隱患。因此，為實現高分子材料應用范圍的進一步擴大，有必要在高分子材料中應用抗靜電技術。

一、高分子材料產生靜電的危害

靜電是生活中常見的物理現象，處于靜止狀態的電荷集中在某個物體上或者物體表面時，就形成了靜電。通常來說，電阻率越大，摩擦強度越高，越容易產生和積累靜電。而高分子聚合物大多為絕緣體，且廣泛用于電子電氣、交通運輸領域，一旦因靜電問題發生風險，不僅會影響到設備的正常運轉，還有可能給人民群眾的生命財產安全造成損害。

具體說來，高分子材料產生靜電給工業生產造成的危害，可以分為靜電放電造成的危害和靜電引力造成的隱患。前者可能引發電子設備的故障，造成電磁干擾，或促使電子元件老化，降低設備器件壽命；而后者則可能因吸附空氣中的灰塵，而導致集成電路與半導體元件受到污染，降低生產成品率，導致生產企業的經濟損失。

因而，為抑制高分子材料中靜電的產生，避免給工業生產造成危害，專家學者從高分子材料表面和內部結構兩個維度開發了一系列抗靜電技術和方法。

二、高分子材料抗靜電技術及其應用

在現有的工業實踐中，高分子材料實現抗靜電效果的手段主要是在高分子材料的表面涂刷一層物質或在高分子聚合物基體中摻入填料來防止靜電產生或協助靜電釋放，消除靜電的危害，提高材料的壽命。下面對主流的高分子材料抗靜電技術及其應用加以分析。

（一）混合結構型導電高分子

導電高分子材料是該技術抗靜電功能的核心，但該材料韌性差、不穩定，難以成型，需要與其他高分子材料基體形成復合高分子導電材料才能發揮作用，可通過化學法或機械法形成材料共混。

機械法就是把基體高分子材料與結構型導電高分子材料相混合，從而制備有著多相結構特征的復合型高分子材料。當將高分子材料中的導電填料質量分數控制在2%-3%范圍內，制成的高分子材料可用做抗靜電材料。而化學法則是在微觀尺度上實現兩種高分子材料的共混，實現的機理是在FeCl3或CuCl2等氧化劑的作用下，使結構型導電高分子單體發生氧化聚合反應。當前，在生產實踐中，PPY和聚酞亞胺、PPY和聚碳酸酯等高分子材料與結構型導電高分子共混，可有效降低靜電的危害。

（二）應用抗靜電劑

抗靜電劑的作用是減小高分子材料表面電阻率，增強表面導電性，使表層靜電荷可以快速導出，同時還能起到潤滑作用，減少因摩擦而產生的靜電效應。

抗靜電劑是一種水溶性高分子材料，具有較高的表面活性，陽離子型抗靜電劑雖然具有較高的抗靜電效果，但耐熱性不足；相較而言，陰離子型可以彌補耐熱性差這一問題，但與樹脂的相容性不能達到標準，且在透明產品中應用性較差。針對上述離子型靜電劑的問題，引入了非離子型抗靜電劑，其物理性能與離子型靜電劑類似，但消耗較快，因此需要與兩種離子型靜電劑結合起來使用。

應用抗靜電劑主要有外涂和內加兩種方式，前者生產流程簡便，效率較高，在抗靜電劑在對產品進行清潔或發生摩擦時，可能出現脫落問題；而后者在生產中需在樹脂配料的環節就加入抗靜電劑，在產品表面會形成均勻的抗靜電層，抗靜電的耐久性較強。

（三）在聚合物基體上添加導電填料

此種技術手段是在高分子聚合物基體上，添加金屬粉末、碳纖維以及其他具有導電性的物質作為填料。根據填料的不同，幾類高分子材料的特性和應用范圍也有所區別。舉例來說，石墨的成本較低，且導電性能突出，應用添加此類填料的高分子聚合物材料的經濟效益相對較好。但同時，石墨的顏色是黑色的，添加填料后的高分子材料也呈現為黑色，若對材料的顏色有其他要求，需增加額外的生產原料和工序。而金屬粉末一般無法直接加入到高分子聚合物基體中，還需要與其他材料進行混合或進行一定處理，但同時也能夠根據業務需要實現特定功能。因而，為更好地實現工業生產的目的，最大化發揮高分子材料的價值，相關領域工作者需結合摻加填料的高分子材料的特性和功能，適當加以選擇。

三、結語

經過了多年的發展，高分子材料的抗靜電技術已在工業生產中發揮了重要的價值，對提高設備的生產效率和穩定性具有積極作用，部分研究成果已走在世界前列。在此背景下，如何進一步壓縮材料使用量，降低高分子材料抗靜電技術應用的成本，提升材料的壽命和穩定性，應成為相關領域研究工作者未來努力重要方向。