UV丙烯酸涂料抗静电剂_抗静电剂的种类及其研究现状
发布人：中国合成树脂协会 发布时间：2025-05-02 浏览次数：43一、抗静电剂的分类
现有的抗静电剂按照使用方法分为外涂敷型和内添加型两大类。按照分子结构分为表面活性剂型、高分子型、导电填料型抗静电剂三大类。
1、表面活性剂型抗静电剂
表面活性剂型抗静电剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂型抗静电剂根据其结构又可以分为阳离子型、阴离子型、两性型抗静电剂三种。离子型抗静电剂结构中同时有亲油基团、亲水基团，阳离子型抗静电剂中的亲水结构为阳离子基团，亲油基多为长碳链结构。阳离子型抗静电剂包括各种胺盐、季硫盐、季铵盐、和烷基氨基酸盐。通常情况下将其涂覆在高分子材料表面，起到抗静电的作用。阴离子型抗静电剂主要有烷基磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、羧酸盐和高级脂肪酸盐等，其亲水结构带有负电荷。阴离子型抗静电剂与高分子材料之间的相容性不太好，通常会影响材料的透明度，高温下不易分解。两性型抗静电剂的分子中亲水基团有两个或两个以上，电离后同时带有正电荷和负电荷。这种抗静电剂在高温下易分解，热稳定性很差。两性型抗静电剂与材料之相容性好，容易的附着在高分子材料表面，常与阳离子型或阴离子型抗静电剂复配使用。
非离子型的抗静电剂其亲水基团不会电离，结构中通常有羟基，酯键以及醚键作为亲水基团，在高分子材料表面形成水层起到抗静电的效果。这类抗静电剂多通过内添加的方法添加到高分子内部，通常要加入很多的量才能达到抗静电的效果，但是它通常有很好的热稳定性，并且无毒无害，通常用于食品的包装。由于其自身不能电离，添加量较其他表面活性剂型抗静电剂相比会多一点。非离子型抗静电剂主要有烷醇酰胺类、硬脂酸聚乙二醇酯、多元醇类、硬脂酸聚甘油酯、聚氧化乙烯附加物。
2、高分子型抗静电剂
高分子型抗静电剂也就是永久型抗静电剂，主要的高分子型抗静电剂有季铵盐型（季铵盐与甲基丙烯酸酯缩聚物的共聚物与马来酰亚胺缩聚物的共聚物）、聚醚型（聚环氧乙烷、聚醚酰胺、聚醚酰胺亚胺）、磺酸型（聚苯乙烯磺酸钠）内铵盐型（羧基内铵盐接枝共聚体）。高分子型抗静电剂的优点是抗静电效果持久、无诱导期和耐洗涤，它可以在聚合物基体中形成三维的离子导电网络结构，降低基体本身的体积电阻率。和离子型抗静电剂相比，高分子永久型抗静电剂不需要在材料表面形成亲水层达到抗静电的效果，也不会随着使用时间迁移到材料表面有所损失，所以它受环境湿度影响较小且抗静电的作用是即时且永久的。但是，通常高分子型抗静电剂的含量达到一定值后才会对高分子材料起到抗静电的作用，因此这种抗静电剂会对材料的力学性能有所影响。
3、导电填料型抗静电剂
导电填料型抗静电剂主要分为碳系、金属系和复合导电材料三种。在导电填料与高聚物材料共混的过程中，导电填料不一定会在基体中形成有利于导电的结构，因此导电填料的其他参数也会对其导电效果有很大的影响。导电填料颗粒的堆积密度、粗糙度、尺寸、形状、比表面积、吸附能力、以及混料后填料的状态都会对材料的抗静电性有所影响。导电填料的种类、分散性、表面状态都可以影响材料的导电性。碳系导电填料目前应用最广，其优点为来源广泛、价格低廉并且电阻可控。金属系导电填料与高分子基体共混时，有较好的相容性，可以在基体中分布均匀。为了达到导电的效果，通常采用纤维状的填料来制造导电塑料同时添加很多的金属粉末，因此会使材料的力学性能受到很大的影响。
二、国内外抗静电剂的研究现状
目前，有许多国外的公司开发出了各种抗静电剂并规模化生产。在国内，当前使用的抗静电剂多为低分子量、高离子量的表面活性剂型抗静电剂。
1 、离子型抗静电剂研究
Minxuan Kuang等人用 1-溴代十二烷，二乙醇胺和亚磷酸二乙酯为原料，合成了季铵盐 QAS。将 QAS 用作抗静电剂加入到糊树脂聚氯乙烯（PPVC）材料中，环境湿度为 65%时，PPVC/QAS材料的表面电阻降至 3.0× 108 Ω 以下。
Lixia Bao等人首先用甲氧基聚乙二醇（MPEG）和丙烯酸（AA）合成了酯 MPEGA，然后让其与丙烯酸二甲氨基乙烯酯（DAED）、丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）进行溶液聚合反应，合成了季铵盐 QASI。QASI 与PVC 共混得到了抗静电的材料。QASI 添加量到 40 份、相对湿度为 12 % 时，材料的表面电阻降到 108 Ω。相对湿度为 50 % 时，表面电阻降到 107 Ω。
周世一等人用氯代十六烷、二乙醇胺和亚磷酸二乙酯在一定条件下按比例反应，合成了一种 C16 长链季铵盐。这种长链季铵盐与高吸水性树脂聚氧化乙烯（PEO）一同加入到了聚氯乙烯（PVC）树脂中，加入抗静电剂可以使PVC 材料的表面电阻率降低到 107 Ω·cm。
冯薇等人用十二烷基二甲胺分别与氯乙醇和溴乙烷在不同条件下反应，生成了十二烷基二甲基羟乙基氯化铵、十二烷基二甲基乙基溴化铵。将这两种季铵盐作为抗静电剂处理腈纶。两种季铵盐型抗静单剂的添加量为 1% 时，腈纶的体积电阻率可以降低到 105 Ω·cm。
方少明等人将抗静电剂 SN 加入到硬质聚氯乙烯（RPVC）中并研究了 SN 对其性能的影响，随着 SN 含量的增加，材料的体积电阻和表面电阻出现明显的下降，当 SN 的加入量达到 14 PHR 时，RPVC 材料的体积电阻率小于 108 Ω·cm；表面电阻率小于107 Ω。
阴离子型抗静电剂种类不是很多，主要用在纺织工艺中。十二烷基磺酸钠（SAS-93）可以作为阴离子型抗静电剂加入到 PVC 树脂中的增强其抗静电性，SAS-93 分子中一端的长碳链与 PVC 相容，另一端的磺酸钠基团作为导电介质，可以降低材料的体积电阻率。SAS-93 添加量为 20 份时，体积电阻率下降至7.24 × 106 Ω·cm，表面电阻下降至 7.59 × 105 Ω。SAS-93 阴离子型抗静电剂降低了 PVC 基体的力学强度，加剧了材料的形变，不利于抑制材料的蠕变变形。
鲍利红等人用五氧化二磷（P2O5）和长链脂肪醇（十二醇、十八醇）为原料合成了磷酸酯盐型的阴离子抗静电剂。
2、非离子型抗静电剂研究
贺宝元等人通过酯交换和缩聚反应，反应物为对苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、乙二酸、乙二醇和氧化锌，合成了亲水性非离子型抗静电剂。该抗静电剂加入到涤纶织物后，其抗静电效果比较不受环境湿度的影响，在环境的相对湿度较低时，还有较低的电阻率。
范卫娟以硬脂酸（SA）和二乙醇胺（DEA）和催化剂为原料，合成了脂肪烷醇酰胺类的非离子型抗静电剂，提高抗静电剂结构中存在的羟基以及酰胺的极性基团可以提高材料的抗静电效果。抗静电剂与聚丙烯树脂共混，当 SA与 DEA 的摩尔比列为 1:1.2 时，薄膜的表面电阻为 3.3× 1012 Ω，抗静电聚丙烯的热稳定性与抗静电性能都为最佳。
吴逊等人，选用 4 种非离子型抗静电剂：硼酸酯（SS100）、液态乙氧基胺（A163）、单甘脂（AS105）以及固态乙氧基胺（A360），分别与 PP 熔融共混制得抗静电薄膜。通过比较样品的表面电阻、红外光谱、接触角和摩擦因数比较了各种非离子抗静电剂的抗静电效果。使用硼酸酯用作抗静电剂降低了 PP薄膜表面电阻至1013 Ω，环境湿度为 70% 时，单甘脂的迁移速度最快，样品薄膜的表面电阻降到 1011 Ω，但由于液态乙氧基胺迁移速度较快，因此其抗静电效果不能维持较长的时间。含液态乙氧基胺比固态乙氧基胺的 PP 薄膜的表面电阻率可以降低至 108 Ω。较低的环境湿度对以上几种抗静电剂的迁移速率、水接触角和摩擦因数几乎没有影响。非离子型抗静电剂的的迁移速率与抗静电效果，主要取决于抗静电剂分子本身的极性大小、分子量大小与分子结构。
王浩以正丁醇、正己醇、正辛醇和聚氧乙烯醚为酯化试剂，五氧化二磷为酸化试剂合成了一系列的磷酸酯类的抗静电剂，并探究了最佳的反应条件。反应温度设为 70-75 ℃，脂肪醇或聚氧乙烯醚与五氧化二磷的摩尔投料比为3.5:1，反应 4 h 后进行2-2.5 h 的水解反应，水的加入量为反应物的 4-6%，得到导电率很高的磷酸酯水溶液。合成的辛醇磷酸酯具有良好的抗静电性能、润湿性与乳化性；合成的丁醇磷酸酯只良好的抗静电性，通常将二者复配使用，材料同时具有较好的润湿性及抗静电性。
3、高分子型抗静电剂研究
根据作用机理不同，高分子型抗静电剂分为亲水性高分子抗静电剂和本征型导电高分子抗静电剂。本征导电高分子型抗静电剂主要包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和它们的衍生物。超高分子量聚乙二醇、含季铵盐的甲基丙烯酸酯聚合物、聚乙二醇共聚类酰胺及聚乙二醇共聚物等经常用作亲水性高分子抗静电剂。
法国的阿科玛公司生产 Pebax MH2030、Pebax MV2080 两种高分子型抗静电剂，这两种高分子型抗静电剂中的结构中含有聚醚链段，基于聚酰胺基础上合成的永久性抗静电剂。可用作聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸二醇酯、聚甲醛、聚碳酸酯等多种常用的高分桌子材料的抗静电剂，Pebax MH2030 或 Pebax MV2080 加入后可以有效降低材料的表面电阻率降至 107 Ω。
Yishu Fu等人以钛酸四丁酯为催化剂，原料为己内酰胺、6-氨基己酸、葵二酸、乙二醇和 PEG，采用熔融缩聚法合成了 PEEA 共聚物抗静电剂。可以通过改变反应物的比例，改变抗静电剂的性能。PEEA 具有较高的熔点和良好的热稳定性，将抗静电剂与 ABS 树脂和 MAH-g-ABS 熔融混合挤出，制备了PEEA/MAH-g-ABS/ABS 抗静电材料。加入 MAH-g-ABS 后增加了 PEEA 与ABS 的相容性，增加了共混物的力学性能，同时共混物的表面电阻率从 1016 Ω降至 109 Ω。
Toshikazu Kobayashi等人选用聚醚酯酰胺（PEEA）作为离子导电聚合物，对苯二甲酸丁二醇酯（PET）为基体用熔融共混的方法制备了PET/PEEA 抗静电材料，并研究了加入Na I、钠离子、Na 中和聚（乙烯-共甲基丙烯酸）（E/MAA）共聚物对体系抗静电的影响。当 PEEA 的用量超过 25%时，二元共混物的表面电阻率和体积电阻率分别降至 1010 Ω 和 1013 Ω·cm。加入 20% 的钠离子，可以使 PET/PEEA 共聚物的表面电阻率降至109 Ω，体积电阻率降至 1010 Ω·cm 。加入 3%的 NaI 可以降低 PET/PEEA 共聚物的表面电阻降至 109 Ω，Na中和的 E/MMA 可以增加 PEEA 在 PET 基体中的表面积从而显著改善PET/PEEA 共混物的静态耗散性能。
德国拜尔公司合成出的聚二氧乙基噻吩（PEDOT）可以代表新一代导电高分子抗静电剂，PEDOT 可以通过将噻吩的 3 位和 4 位上取代甲氧基后，形成了二氧六环与噻吩链接后，还要经过聚合反应得到，PEDOT 的体积电导率为 102 S/cm。郭亚芳以 Fe Cl3·6H2O 作为氧化剂，掺杂剂为聚苯乙烯磺酸钠（PSSNa）、对氨基苯磺酸钠、对甲基磺酸、氨基磺酸、樟脑磺酸合成了很多不同的 PEDOT 材料，并探讨了反应条件与产物的导电性能的关系。相同条件下，以樟脑磺酸为掺杂剂得到的 PEDOT 材料的导电率最高，氨基磺酸、对甲苯磺酸和对氨基苯磺酸钠的导电率次之，聚苯乙烯磺酸钠的导电率最低。在反应中一次性加入氧化剂，并使 n （PEDOT）：n（掺杂剂）：n（氧化剂）= 2:1:40，反应 41 h 后，能够得到的 PEDOT 材料的电导率为 10.4 S/cm。以樟脑磺酸为掺杂剂，n（EDOT）：n（C10H16O4S）:n（FeCl3·6H2O）= 2:1:40，该 PEDOT 材料经过充放电老化后，比容量可保持在 150 F/g。王兴平等人以聚苯乙烯磺酸作为电荷平衡掺杂剂，3,4-乙烯二氧噻吩发生聚合反应，生成了（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS），XRD 结果表明该聚合物为半晶态聚合物。反应温度为 10 ℃，反应溶液 p H 为 1.5，EDOT 与 Fe3+、KPS 和 PSS 的摩尔比分别为 0.00125、1.2 和 1.5 时，制备出的 PEDOT:PSS 半晶体聚合物的电导率最高可达 73 S/cm。该聚合物电导性、热稳定性都很好，可以广泛应用于生产加工中。
祖立武等人采用溶液接枝法，以聚丙烯、苯乙烯、过氧化二异丙苯为反应物得到了聚丙烯接枝聚乙烯（PP-g-PS）的聚合物。将浓硫酸为磺化剂与 PP-g-PS 得到了磺化产物聚丙烯接枝苯乙烯磺酸（PP-g-SPS）后，在引发剂过硫酸铵（APS）和过硫酸钾（KPS）引发下，产物与过量的苯胺、丙烯酸反应得到聚乙烯接枝苯乙烯磺酸-聚苯胺（PP-g-SPS-PANI）高分复合物作为抗静电剂。抗静电剂的添加量超过 10 %后，PP 样品的体积电阻率不会有再有明显的降低。PP 共混物的体积电阻率最低可降至 9.5 × 1012 Ω·cm。
4、导电填料型抗静电剂研究
导电填料按照形状大致分为 0 维材料、一维材料和二维材料三种，不同维度的导电填料对材料的导电性有一定的影响。加入导电填料的抗静电材料的表面电阻率可以降至 10-103 Ω。
尹正烨等人将石墨烯（RGO）用作掺杂剂，吡咯（Py）和二苯胺磺酸（SD）用化学氧化聚合法反应，合成了聚（吡咯/二苯胺磺酸）/石墨烯（RGO-Py/SD）。将其加入到水性聚氨酯乳液中后，测试其导电性能。随着RGO-Py/SD 填料的添加，材料的表面电阻率呈下降趋势，当导电填料的添加量大于 4% 时，材料的表面电阻率出现了明显的下降。材料的表面电阻较纯水性聚氨酯乳液相比可以下降 4 个数量级至 8.65 × 107 Ω。结果说明，当导电填料的含量达到 4% 时，纳米粒子会在基体内部形成导电网络，导电填料的含量进一步加大后，材料的表面电阻不会有进一步的降低。
宋波等人将导电炭黑和抗静电剂聚乙二醇 600 油酸酯通过双螺杆挤出机与聚甲醛（POM）共混，制备了聚甲醛/炭黑导电复合材料。当炭黑的添加量小于 20%时，材料的表面电阻值平缓下降；炭黑添加量达到 23%左右，材料的表面电阻有明显的下降；在炭黑的含量超出 25%时，材料的表面电阻不再下降。材料的表面电阻最低至 100 Ω。炭黑的加入同时降低了 POM 的力学性能，在含20 wt%的 POM 材料中加入6%聚乙二醇 600 油酸酯抗静电剂后，同样可以使材料的表面电阻率降低到 100 Ω，但材料的力学性能得到了改善，这是由于抗静电剂改善了炭黑在 POM 中的分散。
林湖彬等人将石墨烯微片作为抗静电剂加入到聚碳酸酯（PC）高分子材料中，同时加入SEBS-g-MAH 作为为增韧剂熔融共混制备了抗静电复合材料。复合材料的体积电阻率最低可以降至 4 × 106 Ω·cm。石墨导电粉含量为 10-14%时复合材料的电阻率开始明显下降，石墨烯粉含量为 8-12%时复合材料的电阻率开始明显下降，这是由于石墨烯和石墨导电粉具有不同的形态结构，石墨烯的纳米片层结构在材料内部更容易形成导电网络。SEBS-g-MAH 的加入可以提高材料的力学性能，但会增加材料的体积电阻。m（PC）：m（石墨烯微片）：m（SEBS-g-MAH）= 80:80:10 时材料的综合性能最好。
声明：本网站发布的内容(图片、视频和文字)以原创、转载和分享网络内容为主，如果涉及侵权请尽快告知，我们将会在第一时间删除。文章观点不代表本网站立场，如需处理请联系客服。电话：15888517663。
本站全力支持关于《中华人民共和国广告法》实施的“极限化违禁词”的相关规定，且已竭力规避使用“违禁词”。故即日起凡本网站任意页面含有极限化“违禁词”介绍的文字或图片，一律非本网站主观意愿并即刻失效，不可用于客户任何行为的参考依据。凡访客访问本网站，均表示认同此条款！反馈邮箱：od.lee@f-materials.com。
