影響抗靜電效果的因素

1、分子結(jié)構(gòu)和特征基團(tuán)性質(zhì)及添加量

抗靜電劑的效果首先取決于它作為表面活性劑的基本特性 ―― 表面活性 。 表面活性與分中親水基種類(lèi) 、 憎水基種類(lèi) 、 分子的形狀 、 分子量大小等有關(guān) 。 當(dāng)抗靜電劑分子在相界面作定向吸附時(shí)，就會(huì)降低相界面的自由能及水和塑料之間的臨界接觸角。這種吸附作用 ，僅與基體的性質(zhì)有關(guān) ， 而且還與表面活性劑的性質(zhì)有關(guān) 。 根據(jù)極性相似規(guī)則 ， 表面活性劑分子的碳?xì)滏湶糠謨A向與高分子鏈段接觸 ， 極性基團(tuán)部分傾向與空氣中的水接觸 。 高分子材料作為疏水材料 ， 抗靜電劑在其表面的主要作用就是形成規(guī)則的面向空氣中的水的親水吸附層。

在空氣濕度相同的情況下，親水性好的抗靜電劑會(huì)結(jié)合更多的水，使得聚合物表面吸附更多的水，離子電離的條件更充分，從而改善抗靜電效果。

通過(guò)質(zhì)子置換 ， 也能發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移 。 含有羥基或氨基的抗靜電劑 ， 可以通過(guò)氫鍵連成鏈狀， 在較低的濕度下也能起作用 。

添加型抗靜電劑效果決定于添加劑向塑料制品表面的遷移速率 。 當(dāng)塑料制品表面被一層連續(xù)的導(dǎo)電層覆蓋時(shí)，電荷的衰減才達(dá)到最佳。

抗靜電劑的分子量太高 ， 不利于它向高聚物表面遷移 ； 分子量太低 ， 耐洗滌性和表面耐摩擦性不佳 。 通常抗靜電劑的分子量比高聚物分子量小得多 。 加入低分子量物質(zhì)可能會(huì)使高聚物材料的物理機(jī)械性能惡化。為了減少這種不良影響，抗靜電劑的一般添加量 為0.3%~2.0% ?？轨o電劑的添加量還視制品用途而異。

CMC （臨界膠束濃度）值是表面活性劑表面活性的一種量度。 CMC 值越小，表面活性劑達(dá)到表面 （ 界面 ） 吸附的濃度越低 ， 或形成膠束所需濃度越低 ， 因此抗靜電性的起效濃度也越低 。 不同結(jié)構(gòu)的抗靜電劑添加量不同 ， 并且隨制品形式的不同而不同 。 添加量有一個(gè)范圍 。過(guò)低 ， 抗靜電效果不明顯 ， 過(guò)高 ， 會(huì)影響材料的物理機(jī)械性能 。 薄膜 、 片材等薄制品的添加量較少，厚制品的添加量則相對(duì)較多。

抗靜電劑與聚合物的相容性遵循極性相近相容原理。高分子材料都具有長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)，多屬非極性樹(shù)脂 ，有的具有極性端基 ，增強(qiáng)了極性?？轨o電劑同時(shí)具有憎水基（非極性）和親水基 （ 極性 ）。一般憎水基碳鏈越長(zhǎng) ， 與聚合物的相容性越好。親水基若極性很強(qiáng)，則與聚合物的相容性不好；若極性較弱，則親水吸附性較差。相容性太好，抗靜電劑不易遷出 ，達(dá)不到抗靜電效果；相容性不好，遷出太快，持效期太短。影響長(zhǎng)期使用。因此在設(shè)計(jì)和使用抗靜電劑時(shí)需要考慮上述因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選抗靜電劑的品種及最佳使用量。

2、其它添加劑的影響

高聚物材料加工時(shí)，往往要添加一些穩(wěn)定劑、顏料、增塑劑、潤(rùn)滑劑、分散劑或阻燃劑等助劑。這些添加劑與抗靜電劑的相互作用也會(huì)對(duì)抗靜電效果產(chǎn)生很大影響。例如陰離子型穩(wěn)定劑會(huì)與陽(yáng)離子型抗靜電劑形成復(fù)合物，從而降低各自的效果。潤(rùn)滑劑通常能很快遷移到高聚物表面上，抑制了抗靜電劑的轉(zhuǎn)移。若潤(rùn)滑劑分子層覆蓋在抗靜電劑分子層上，會(huì)使抗靜電劑表面濃度降低，顯著影響抗靜電效果；有時(shí)由于潤(rùn)滑劑的影響，也會(huì)促進(jìn)抗靜電劑向表面轉(zhuǎn)移 。 增塑劑會(huì)增加大分子鏈間的距離，使分子運(yùn)動(dòng)更為容易，提高了高聚物的孔隙率，有利于抗靜電劑向制品表面遷移發(fā)揮抗靜電作用。有些增塑劑會(huì)降低高聚物的玻璃化溫度，也可使抗靜電劑的效果增大。抗靜電劑與各種添加劑的影響大小，事先很難預(yù)測(cè)，目前大多數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選用最合適的抗靜電劑和用量。分散劑、穩(wěn)定劑及顏料等無(wú)機(jī)添加劑，一般都有較強(qiáng)的吸附能力，使抗靜電劑難以遷移到表面上 ，對(duì)抗靜電劑的擴(kuò)散遷移具有反作用，抗靜電效果會(huì)變差。大多數(shù)無(wú)機(jī)添加劑都是細(xì)小的微粒，具有較大的表面積，易吸附抗靜電劑，使其不能有效地發(fā)揮抗靜電作用。顏料微粒則容易富集在抗靜電劑周?chē)?，影響其向外擴(kuò)散 。 例如 ， 相同抗靜電劑濃度的 ABS 中加入二氧化鈦后，抗靜電作用降低。不同無(wú)機(jī)填料的吸附性不同，對(duì)抗靜電效果發(fā)揮的影響也不一樣。

此外，高聚物組分中的彈性體也會(huì)使抗靜電劑的效能變差 。 例如在聚丙烯與橡膠的復(fù)合材料中，發(fā)現(xiàn)抗靜電劑富集在橡膠組分周?chē)?，使其難于遷移到表面。

3、加工過(guò)程的影響

聚合物制品的加工方式最終會(huì)影響制品中高分子鏈的規(guī)整程度、結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)及有序化程度。若高聚物在熔融狀態(tài)下成型后，立即在低于其玻璃化溫度的室溫下進(jìn)行冷卻，抗靜電劑就很難擴(kuò)散到制品表面，從而沒(méi)有足夠的抗靜電效果。若制品在高于玻璃化溫度的溫度下冷卻，由于大分子鏈段運(yùn)動(dòng)有助于抗靜電劑擴(kuò)散，這樣不僅制品能呈現(xiàn)出足夠抗靜電效果，而且即使用摩擦或水洗除去表面上的抗靜電劑，也能較迅速恢復(fù)其抗靜電效果。

默尼—抗靜電劑（以下抗靜電劑均為光學(xué)透明、耐高溫、對(duì)濕度不敏感）

水溶性抗靜電劑：

雙三氟甲磺酰亞胺鋰（LiTFSI）

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疏水性抗靜電劑：

AI4300-3T抗靜電劑

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三丁基甲基銨雙三氟甲磺酰亞胺鹽（TBMA-TFSI）

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