聚酰胺聚醚型抗靜電劑

摘要：本文闡述了抗靜電劑在日常生產(chǎn)生活的需求，抗靜電劑的機理和種類，并著重介紹聚酰胺-聚醚型抗靜電劑。

關(guān)鍵詞：抗靜電劑;聚酰胺;聚醚

1.引言

隨著社會發(fā)展，各行各業(yè)對材料的功能性有著越發(fā)明確的需求，對材料也從量的需求轉(zhuǎn)向?qū)|(zhì)的追求。塑料被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，盡管能夠滿足大多數(shù)對材料的需求，在生產(chǎn)生活中扮演重要角色，但日常使用的塑料大多具有良好的電絕緣性，在加工、運輸和使用過程中容易產(chǎn)生并儲存靜電而對人們的財產(chǎn)生命安全有著不可忽視的危險隱患。

消減靜電的危害成為一個重要的課題，在不同場合有著不同的抗靜電方法，各有優(yōu)缺點。如今抗靜電劑的使用能有效的消除靜電危害，且效果相比其他方法更好。

2.抗靜電劑

2.1 抗靜電劑的作用機理

抗靜電劑的作用機理主要有三種，分為外部涂覆型、內(nèi)部添加型及高分子永久型。

外部涂覆型的抗靜電劑具有親油端和親水端的分子結(jié)構(gòu)，使用時將其涂覆在材料的表面，親油端可以很好地與基體材料結(jié)合，親水端可以吸附水分子或者自身通過電離與空氣中的水分子結(jié)合形成水膜促進(jìn)電荷的流失。并且其親油端與基體材料之間也會有一定的潤滑作用，減少摩擦帶來的電荷轉(zhuǎn)移，從而減少靜電荷的累積，以此達(dá)到抗靜電的效果。

內(nèi)部添加型是在基體材料內(nèi)部添加抗靜電材料，其作用機理類似于涂覆型的抗靜電劑，也會在材料表面形成一個導(dǎo)電的水膜促進(jìn)電荷流出，但不同于涂覆型抗靜電劑的是內(nèi)部添加型在材料內(nèi)部也會有抗靜電劑的填充，在外部磨損殆盡的同時，內(nèi)部預(yù)留的抗靜電劑會外移到表面重新形成抗靜電保護(hù)層，具有更持久的保護(hù)能力。

高分子永久型抗靜電劑是通過共混的方式與基體材料充分混合，在材料的內(nèi)部會有活躍的質(zhì)子，利用離子傳遞電荷提高電導(dǎo)率;并且共混過程中抗靜電劑會在材料表面形成筋狀分布層，在材料內(nèi)部會形成球粒狀，即“芯殼結(jié)構(gòu)”，特殊的構(gòu)造使材料擁有較強的導(dǎo)電性能，能夠及時將材料上產(chǎn)生的靜電導(dǎo)出。

2.2 抗靜電劑的種類

抗靜電劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)主要可分為表面活性劑型和高分子永久性抗靜電劑兩種。

表面活性劑型抗靜電劑的分子結(jié)構(gòu)中存在親油端及親水端，主要以噴涂的方式附著在材料表面上。表面活性劑型抗靜電劑的種類有很多，按分子結(jié)構(gòu)可分為離子型、非離子型、陰離子型及兩性型四種。可以采用噴涂、浸潤或者共混的方式發(fā)揮抗靜電的效果，用量少而抗靜電效果良好，但是在使用過程中易磨損，并不能長久抗靜電。

高分子永久型抗靜電劑是近年來較火熱的新型抗靜電劑，且抗靜電效果相對于表面活性劑型的更好，且持續(xù)時間長，不易損耗，通過與基體材料共混來實現(xiàn)改性。高分子永久型抗靜電劑的機理是通過與基體材料共混，在材料內(nèi)部和表面分布，憑借自身的親水或?qū)щ娦阅軄韺崿F(xiàn)抗靜電效果的。高分子永久型抗靜電劑需要提高自身在基體材料中的分布而提高自身導(dǎo)電性能。

與較早研發(fā)的涂覆型抗靜電劑相比，具有高分子結(jié)構(gòu)的新型永久抗靜電劑抗靜電的效果更加穩(wěn)定持久。

3.聚酰胺-聚醚抗靜電劑

3.1 聚酰胺-聚醚抗靜電劑概述

聚酰胺-聚醚抗靜電劑是一種熱塑性彈性體，由聚醚段和聚酰胺段交替結(jié)合具有熱塑性性能的共聚物材料，由聚醚軟段和聚酰胺硬段交替嵌段聚合的共聚物材料，其中聚醚段賦予了抗靜電劑強回彈性、高延展性等性能，而聚酰胺段通過物理交聯(lián)的方式，將共聚物分子鏈聯(lián)結(jié)、交聯(lián)，分子鏈間不易滑動。由于軟、硬段之間的混合自由能大于零，在固態(tài)時，軟、硬段的不相容導(dǎo)致微相分離，硬段形成結(jié)晶微區(qū)分散在軟段連續(xù)相之間。當(dāng)升溫時聚酰胺段會破壞交聯(lián)狀態(tài)變成流體從而與聚醚段相互混合，成為熔融狀態(tài);而降溫后，聚酰胺段再次發(fā)生物理交聯(lián)現(xiàn)象，與聚醚段產(chǎn)生微相分離。因此容易加工，易與基體材料充分共混。

聚酰胺抗靜電劑原材料易得，反應(yīng)過程簡單，生產(chǎn)效率很高，且產(chǎn)品造粒方便運輸，加工易制作成型，易脫模，故總體生產(chǎn)線成本低，比較容易投入到工業(yè)生產(chǎn)線上生產(chǎn)。加工成品無需添加或者少量添加助劑和配合劑，因此材料重復(fù)利用率較高，邊角料遺棄率低，這對環(huán)境保護(hù)有著進(jìn)步意義。

3.2 聚酰胺6-聚醚抗靜電劑的概述

聚酰胺6-聚醚型永久抗靜電劑具備很多優(yōu)異的性能，且對人體和自然的毒害較小，是一種極具商業(yè)前景的高分子型永久抗靜電劑。由于國外永久抗靜電劑的發(fā)展較早、體系較為完善，已有公司研制出部分系列的聚酰胺6-聚醚型永久抗靜電劑，并將其商業(yè)化壟斷。但國內(nèi)對永久抗靜電劑的研究起步晚，對聚酰胺6-聚醚型永久抗靜電劑結(jié)構(gòu)與性能的研究仍需深入，已經(jīng)制備的聚酰胺6-聚醚一般采用兩步法，工藝復(fù)雜，性能不佳，其中兩次加料法的生產(chǎn)方式存在生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，設(shè)備復(fù)雜的難題。

3.3 聚酰胺6-聚醚抗靜電劑的合成方法

以己內(nèi)酰胺和聚醚為原料制備聚酰胺6-聚醚抗靜電劑的方法有水解開環(huán)聚合法和陰離子開環(huán)聚合法兩種。水解開環(huán)聚合法在生產(chǎn)中的應(yīng)用較廣，具有較成熟的合成工藝，已經(jīng)投入到工業(yè)生產(chǎn)的TPAE一般都采用這種方法。

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作者簡介：譚力超（1996-），男，漢族，籍貫：山東省乳山市。作者單位：天津師范大學(xué)管理學(xué)院。