抗静电剂

第九章抗静电剂§9.1静电现象§9.2静电危害§9.3静电的产生§9.4静电的逸散§9.5抗静电剂的类型与合成§9.1静电现象静电在我们的身边不断产生和消失电击静电电压已超过2000伏火花5000伏声音8000伏生产、生活中许多过程都容易产生静电橡胶、塑料的碾炼、压制、挤出、上光等;高电阻液体、气体的管道中流动或从管口喷出；固体物质粉碎、研磨过程及悬浮粉尘高速运动时.清洗油轮油罐,汽车加油返回§9.2静电危害在上个世纪中叶以前，静电现象就如同科技馆中的表演，只是一种有趣的物理现象；然而现在，静电已成为高科技现代化工业的恐怖主义者。高速超大规模集成电路几十伏;石化工业中静电放电多次使汽油着火爆炸;印刷过程中由于静电吸引力使纸张难以对齐;军工企业部门，静电放电使火箭（弹）产生意外爆炸;在纺织行业，静电使纤维缠结、吸附灰尘;航空、航海等领域，静电可对电子元件，仪器仪表产生干扰，造成设备失控而发生事故;事例一:８月２２日，在位于巴西东北部马拉尼昂州首府圣路易斯市２２公里的阿尔坎塔拉发射基地，定于２５日发射的第三颗ＶＬＳ系列运载火箭昂然矗立在发射平台上，两颗巴西自行研制的科研卫星已经装在火箭顶端，２１名技术人员正在进行发射前的最后准备工作。当时钟指向下午１：３０分的时候，已加满４０吨固体燃料的火箭第一级底部突然起火，随着一声巨响，巨大的白色蘑菇云团直上云霄。这次事故使星箭俱毁，２１人丧生，成为巴西航天发展史上最大的悲剧。事例二：GolarPatricia静电对人体也一定程度的危害静电电压虽高，但由于摩擦生电的时间极短，所以电流也很小，不会对人造成生命危险。静电吸附的尘埃中含有多种有害物质，对身体健康有害。严重的静电现象可使人皮肤起斑发炎，还会使人心情烦燥、头痛失眠、头晕胸闷、鼻咽不适，甚至会引发气管炎、哮喘和心律失常等症。静电对神经衰弱、精神病、高血压、心脏病等患者危害性更大.返回§9.3静电的产生当两种不同物质互相摩擦时，在两种物质之间会发生电子移动，电子由一种物质表面转移到另一种物质的表面，于是前者失去电子带阳电，而后者得到电子而带阴电。这样，就产生了静电。带何种电荷由物质自身的结构来决定。顺序：(阳电)玻璃一毛发一羊毛一尼龙一蚕丝一木棉一粘胶纤维一纸一麻一硬质橡胶一合成橡胶一聚醋酸乙烯酯一聚酯一聚丙烯腈纤维一聚氯乙烯一聚乙烯一聚四氟乙烯一(阴电)。摩擦产生的静电的大小与摩擦力、摩擦速度有关。聚合物与其他物体接触和摩擦时，一方面不断产生静电，另一方面又不断泄漏，因此电荷的积聚是两个过程的动态平衡，最终达到某一稳定带电状态。返回§9.4静电的逸散聚合物一般有优良的电绝缘性由于主链一般由共价键组成，既不能电离，又不能传递电子，在其加工和使用过程中，当同其他物体相接触和摩擦时，会有电子的得失，很难通过传导而消失。电荷泄漏的快慢取决于材料的介电常数ε和电阻率ρ的乘积，而一般聚合物ε和ρ很大，因此泄漏很慢。∴电荷会不断聚积。途径：泄漏法----采取接地、增湿、添加剂等措施消除静电中和法----就是采用静电中和器等方法，产生与原静电极性相反的电荷，将静电中和工艺控制法----则是从材料、工艺、设备等方面采取措施，控制静电的产生。抗静电剂的作用：控制静电的发生将产生的静电荷泄漏∴在选择抗静电剂时，一般都应考虑其具有润滑和吸湿作用。润滑性：减少摩擦，减少静电的发生吸湿性：增加导电性，使产生的电荷易于泄漏使用方式：抗静电剂为表面活性剂表面涂敷：内部使用：树脂加工中混和后再进行成型加工外部磨损，内部迁移迁移性与树脂的相容性有关树脂的极性、结构有关树脂的玻璃化转变温度有关Tg室温Tg室温树脂的结晶度有关抗静电剂的使用效果：抗静电剂与高聚物的相容性抗静电剂的表面浓度抗静电剂与其他添加剂的关系环境湿度返回§9.5抗静电剂的类型与合成抗静电剂的类型阳离子型阴离子型两性离子型非离子型离子型阳离子型抗静电剂季铵盐特点：静电消除效果好，吸附力大耐热性不好，易热分解代表物：抗静电剂SNNCH3CH3CH2CH2OHC18H37NO3-+NC18H37CH3CH3CH2CH2OHNO3++NCH3CH3CH2CH2OHC18H37NO3-+NC12H25CH3CH3+CH3Cl+NCH3CH3CH3C12H25Cl-+NCH3CH3CH2PhRX-X-NCH2CH2OHCH2CH2OHCH3R+NCH3CH3CH3R+CH3SO4-X-NCH3CH3RR+脂肪胺、胺盐及其衍生物NHOONOOCH2(CH2)6CH3CH3(CH2)6CH2Br+KOH+HBrNOOCH2(CH2)6CH3+H2O2COOHCOOH+CH3(CH2)6CH2NH2C12H25OH+CH2CHCH2ClONCH2CH2OHHH+NHCH2CH2OHC12H25OCH2CHCH2OH+HClN—(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺咪唑啉盐：带长链烷基，适宜于塑料和唱片NCH2CH2NCRCH2CH2OSO3HNCH2CH2NCRCH2CH2OHHOCH2CH2+ClO4-RCOHOH2NCH2CH2H2N+CH2CH2HNCORH2NCH2CH2HNCRN合成：C11H23COHOH2NCH2CH2HNCH2CH2OHCH2CH2NCOC11H23H2NCH2CH2OH+CH2CH2NCC11H23NCH2CH2OH2-十一烷基-1，1，二羟乙基咪唑啉高氯酸盐全合成CH2CH2NCC11H23NCH2CH2OHCH2CH2O+HClO4+NCH2CH2NCRCH2CH2OHHOCH2CH2ClO4-返回阴离子型抗静电剂硫酸酯及其盐RO(CH2CH2O)nSO3NCH2CH2OHCH2CH2OHCH2CH2OHHROSO3HROSO3Na（烷氧基聚氧乙烯基硫酸酯）三乙醇胺特点：硫酸酯盐的水溶性比较大，除用作抗静电剂外，还是良好的乳化剂、纤维处理剂，但不耐酸和热。磷酸酯及磷酸酯盐POOROHONaPOORONaONaPOORORONa(C12H25O)2PONaOPOROOHNH(CH2CH2OH)2OHNH(CH2CH2OH)2用于合成纤维和塑料，静电消除效果很好。烷基水杨酸盐OHCOONa+(CH3COO)3CrOCrOCOOCOO+CH3COONa2用相应的水杨酸或3，5二取代水杨酸与三价或四价可溶性金属盐及碱性化合物反应制得，适合的金属有Fe、In、Ga、Al、Zr等，但应用最为广泛的是cr络合物。适用于液体燃料的抗静电返回两性离子型抗静电剂包括：季铵内盐，两性烷基咪唑啉盐烷基氨基酸特点：它们既能与阴离子型抗静电剂配伍使用，也能与阳离子型抗静电刑配伍使用。对高分子材料有较强的附着力，因而能发挥优良的抗静电性。NCH3CH3C12H25CH2COO-+NCH2CH2NCRCH2CH2OHCH2COONaHORNHCH2COONaRNHCH2CH2COONaRNHCHCOO-CHCOO-Ba++烷基氨基酸返回非离子型抗静电剂原理：吸湿，水导电，微量电解质有了离子化场所；摩擦间隙中的电场强度提高，削弱了间隙中的电场强度，减少了电荷的产生。特点：不能利用本身的离子导电泄漏电荷，所以用量较大；但它热稳定性好，耐老化．因此被用来作塑料的内部抗静电剂及纤维外用抗静电剂。包括：多元醇，多元醇酯，醇或烷基酚的环氧乙烷加成物．胺和酰胺的环氧乙烷加成物