抗静电剂进入合成高分子聚合物时代_抗静电剂厂家
发布人：管理员 发布时间：2025-06-07 浏览次数：47
一起来全面了解抗静电剂其化学性质有关的重要方面，以及影响抗静电剂选择的因素，包括它们与各种聚合物（如聚烯烃，聚酯，聚酰胺，含氟聚合物等）的相容性。
01、防静电策略，与选择技巧
通常，塑料是绝缘材料，会根据塑料制品的表面电阻率而发生静电累积和放电。PP和PVC等塑料往往会聚集电子并带负电。抗静电剂是控制静电电荷积累的材料，尤其是在聚合物表面上。表面电荷的这种积累使材料易于产生放电，灰尘粘附和静电粘附。
静电荷的耗散取决于为不想要的电子从表面移开创造条件。
☞☞大多数抗静电剂利用电荷结构耗散物料的累积电荷。
☞☞其他抗静电剂仅依赖于电子的孤对电子和/或吸湿性。
通常，耗散或ESD聚合物具有：
表面电阻率为10E5或10E6~10E12欧姆;
静电放电半衰期通常低于60秒。
根据目标应用，请注意电阻率过低会导致导电聚合物固有风险。
问题的严重性会各种各样，从轻微到非常严重，甚至令人恐惧。
例如：
灰尘和其他污染物的吸附与黏着，使用和加工产生一系列问题；
触摸塑料部件（如合成地毯，旋钮，汽车把手等）时会积聚静电或释放静电导致电击；
绘画和印刷、打印中造成缺陷；
有机粉末在易燃或易Bao环境中起火、Bao炸；
电视，广播的电子干扰；
半导体、集成电路、IC芯片击穿
LED屏幕维修的静电干扰
让我们详细探讨抗静电剂的策略和化学
临时或长期保护的防静电策略
静电积累和放电广泛存在于：
连续加工薄膜等塑料行业
电子制造，处理和维修
电子装配以及应用
包装多灰尘的有机材料
航空：闪电和干扰
汽车：燃油管路的静电放电会引起火灾
易燃易Bao环境：医疗保健，手术室，油漆店，汽车维修店
光学玻璃、汽车涂装车间
受到静电影响的LED屏
因此，静电荷的耗散取决于为不想要的电子从表面移开创造条件。大多数抗静电剂利用电荷结构驱散材料累积的电荷。其他抗静电剂仅依赖于电子的孤对电子和/或吸湿性。抗静电剂可以是液体，半固体或固体。
这些材料通常是：比如五次方®抗静电液应用于基材表面，抗静电母粒可以添加进入高绝缘塑料材料本身。
所应用的抗静电添加剂通常用于在处理的各个阶段中管理静电荷。它们被认为是暂时使用的物种。
如果“终身”静态保护是最终用途的标准，则需要将其并入材料矩阵中。抗静电地毯纤维和某些容易产生静电荷的复合材料。
此外，空气水（湿度）在协助抗静电机制消散电荷（即通过导电性）的机制中起着关键作用。
在了解了抗静电剂在聚合物中的重要性之后，让我们探讨用于有效消散电荷的主要化学物质是什么……
抗静电剂化学
根据统计目前所有抗静电剂区分：无机和有机。没有最小化静态累积的通用策略，而是使用多种方式，有时结合使用。因此，根据需要和用途来选择优选的抗静电剂。
防静电的种类
02、聚合物中的防静电方式
无机抗静电剂
可以将无机盐和一些碱性有机元素掺入聚合物基体中，以抑制长期使用中的静电积累。示例包括：
用于地毯纤维以生产抗静电地板的碳元素
碳用于无尘擦拭布应用中的无尘室和航空航天应用
掺入聚合物基质中的各种盐可以提供一些抗静电性能。虽然锁定在基质中，但离子性质尚不容易获得（离子分离）有助于电荷的耗散。
有机抗静电剂
有机抗静电剂包括大多数用于辅助多余电荷从聚合物表面传导出去的材料。虽然有些可以掺入固体基质中，但是大多数在外部用于控制加工和最终用途应用过程中的静电。
有机系统的一般划分小类别有：
磷酸盐，通常是相应的游离酸的钾或钠盐；
胺类，季胺；
非离子吸湿材料，即环氧乙烷和/或环氧丙烷的表面活性剂。
高分子聚合物抗静电图片
对于主要的抗静电剂，磷酸盐和季胺是带有正负离子的有机分子。物质的尺寸越小，在分子周围观察到的电子密度越大，因此增强的耗散能力就越大
可以使用硫酸盐或磺化化学品，尽管它们不是特别有效。例如，用作表面活性剂的磺基琥珀酸二辛基钾盐显示出较弱的抗静电特性。
非离子表面活性剂由于其吸湿性和孤对电子而起作用。疏水侧与材料表面相互作用，而亲水侧与空气水分相互作用并结合水分子。同样，与磷酸盐或季胺相比，抗静电作用很小。让我们详细了解一些有机抗静电剂...
01、磷酸酯盐
这些材料通常是使有机醇（ROH）与P 2 O 5或POCl 3反应生成的在这两种情况下，都形成了单酸酯和二酸酯（见图1）。在正常使用中，这些游离酸酯转化为相应的盐，优选为钾（K +）。
高分子抗静电聚合物
P 2 O 5途径通常导致55/45单/二比和少量的三个月。POCl 3路线倾向于产生约50％的三酯，这种酯几乎没有抗静电性能。下表概述了其他方面。
磷酸盐
02、季胺、胺类
这种抗静电剂是通过适当的胺与烷基卤或硫酸二烷基酯反应形成的。这产生五价带正电荷的氮与相应的阴离子偶联。
胺盐
下表概述了季胺的用途和限制条件。
03、非离子金属表面活性剂
非离子表面活性剂类别涵盖了非常多种化学品。这些可以包括简单的醇到复杂的生物基多元结构。在本节中，重点将放在通常与聚合物，醇或酸乙氧基化或乙氧基化/丙氧基化体系应用相关的那些方面。
这些系统本质上趋于吸湿，氧原子上存在孤对电子，有助于将静电荷从聚合物表面传导出去。下表概述了静态控制的功能。
除了这两大类的抗静电剂，还有一些导电填料和添加剂，广泛用于ESD，EMI或RFI屏蔽。详细探索它们…
导电填料和添加剂
这些解决方案导致了体积导电塑料的出现，该塑料可以充当导体，从已知的静电放电风险中接收来自其他静电材料的电子。所有适当填充的塑料均可用于ESD，EMI或RFI屏蔽：
PE，PS，PP等商品塑料
工程塑料，例如ABS，PA 6/6，PA 6，PC，POM，PBT，PPO，PPS
PEI，PEEK等特种塑料
合金，例如PC / PMMA，PC / ABS对于ESD聚合物，很难将电阻率控制在填料的渗滤阈值之上：电阻率可能会很低，以至于聚合物变成导电的。
炭黑
最终材料的电阻率取决于：
炭黑的表面积及其表面的离子水平
炭黑吸油值
聚合物或最终聚合物合金的等级
混合方式炭黑会改变聚合物的其他性能，尤其是其颜色。
导电纤维
高度填充有导电炭黑的碳纤维和钢纤维以及导电纤维素，纤维在工业上用于使塑料和复合材料具有导电性。最终材料的电阻率取决于：
纤维的尺寸，长宽比，化学性质
纤维水平
混合方式
有一些特定等级的产品，特别是作为导电塑料和橡胶的添加剂销售的。最终材料的其他属性，颜色，模量，冲击强度等均被修改。
石墨
最终材料的电阻率取决于：
石墨的类型：某些等级是针对其导电性专门开发的
长宽比
石墨水平
聚合物等级
混合方式
此外，石墨具有润滑性能。某些生产商声称，电阻率可以是用导电炭黑获得的电阻率的数量级，根据使用的等级，电阻率可以更低或更高。
金属粉末或薄片
铝，铜，镍，银粉或薄片用于增加电导率。最终材料的电阻率取决于：
金属的粒度和形式
金属水平
混合方式
有一些特定等级的产品，特别是作为导电塑料和橡胶的添加剂销售的。聚合物会影响金属的选择。硫磺硫化特别会引起诸如硫和硫侵蚀的铜和银等金属的故障。修改其他属性，颜色，模量，冲击强度等。
一些由钛和锆制成的牌号是专门为在聚合物中获得ESD的应用而开发的，其他抗静电材料也被用于众多塑料中，例如ABS，EVA，聚乙烯，聚丙烯，PVC，PETG，聚酰胺，聚醚砜，丙烯酸，聚氨酯。
碳纳米管（CNT）
CNT正在快速增长，可用于批量生产或特定的设备。尽管成本连续下降，但是相对众所周知的CNT仍然很昂贵。碳纳米管（CNT）的极低电阻率允许获得CNT含量低于1％的EMI聚合物，远低于常规和导电炭黑的使用水平。
固有导电聚合物（ICP）
ICP是批量生产或特定设备的最令人兴奋的机会。它们特别用于透明电子，TCF（透明导电膜）和光伏。例如，几家公司提出了PEDOT，聚苯胺，离子聚合物（IPE）等。
ICP可以与各种常规塑料合金化，包括ABS，丙烯酸，复合材料，聚酰胺，聚碳酸酯，聚酯，橡胶和TPE。
评估抗静电性能
评估抗静电剂性能的常见测试是电阻率测试。结果表示为电阻率的对数。通常，将抗静电性能指定为特定湿度条件下的最大允许logR。下表很好地反映了抗静电效果好的数值范围。
可以使用多种仪器（Hayek-Chromey，静态Honestometer或更常用的聚合物，Rothschild的静态电压表）获得Log R p。
抗静电剂选择标准
抗静电剂的选择将取决于加工条件和聚合物的性质。以下内容可能会影响静态耗散性能：
湿度
聚合物制备温度
最终使用过程温度
湿度（RH％）对防静电性能的影响
尽管非离子类物质受正常植物相对湿度因素的影响较小，但磷酸盐和季胺往往会表现出基于湿度的明显行为。
磷的有效性随RH％的降低而显着降低。在聚合物加工过程中，将RH从通常的60-70％RH范围降低到小于45％会导致静电控制能力下降10倍。
季胺通常不受湿度变化的严重影响，尽管有效性随分子量增加呈非线性关系。
下图说明了RH对静电耗散（通过电阻率的对数测量）对物种分子量的影响。
电阻率（Log R）与分子量下面的选择表提供了对单个类型内和类之间的耗散性能的了解。
基于聚合物类型的抗静电选择
聚合物的一般类别与抗静电剂结合使用效果良好。如果掺入可行，则认为无机盐和碳与所有聚合物体系完全相容。
以下指南显示了消散相对于物理形式和聚合物类型的静电的能力。（5个为优，-5个为差）。
* POlY和尼龙6（6,6）比FDY对低MW吸收问题更敏感。小于C12的MW酯只会导致短期的静电保护，而较长的存储时间则会导致加工不良。
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