助劑化學(xué)課件9章-抗靜電劑和柔軟劑

助劑化學(xué)課件9章抗靜電劑和柔軟劑助劑化學(xué)課件9章抗靜電劑和柔軟劑1合成材按照表面電阻率來(lái)分:≤105Ω.cm-1可導(dǎo)性材料；>1014Ω.cm-1絕緣材料

109-1014Ω.cm-1抗靜電材料合成材按照表面電阻率來(lái)分:2助劑化學(xué)課件9章-抗靜電劑和柔軟劑3在工業(yè)上采用抑制靜電荷的產(chǎn)生和促進(jìn)電荷的泄漏來(lái)解決材料的帶電問(wèn)題。有以下幾種方法

1提高材料加工環(huán)境和使用場(chǎng)所的濕度，有利于抑制電荷的產(chǎn)生和促進(jìn)電荷的泄漏

2聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性，引入極性化或離子化基團(tuán),提高導(dǎo)電性；3在材料加工過(guò)程中利用導(dǎo)電裝置或在制品中加入導(dǎo)電性材料；4用氧化劑或采用電暈放電處理制品表面，提高高分子材料表面的導(dǎo)電性；5在高分子材料中添加導(dǎo)電性填料，如炭黑、金屬氧化物粉末或金屬粉末；6采用導(dǎo)電性高分子材料或?qū)щ娦酝苛线M(jìn)行表面預(yù)處理；7添加抗靜電劑，提高高分子材料的極性或吸濕性。

在工業(yè)上采用抑制靜電荷的產(chǎn)生和促進(jìn)電荷的泄漏來(lái)解決材料的帶電4抗靜電劑添加在樹(shù)脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纖維表面的用以防止高分子材料和液體燃料靜電危害的一類化學(xué)添加劑統(tǒng)稱為抗靜電劑?？轨o電劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)一般都是表面活性劑，其分子中有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)。常用的極性基團(tuán)(即親水基)有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的陰離子，胺鹽、季胺鹽的陽(yáng)離子，以及-OH，-O-等基團(tuán)。常用的非極性基團(tuán)(即親油基)有：烷基、芳烷基等。

抗靜電劑添加在樹(shù)脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纖維表面的用5分類按結(jié)構(gòu)分類（主要依據(jù)其極性基團(tuán)）陰離子型陽(yáng)離子型非離子型兩性離子型高分子型復(fù)配型抗靜電劑。按使用方法抗靜電劑可分為：外部涂層用（暫時(shí)性）內(nèi)部添加用（混煉型）

分類按結(jié)構(gòu)分類（主要依據(jù)其極性基團(tuán)）6按抗靜電劑與材料的結(jié)合方式可分為：反應(yīng)型混入型按抗靜電劑的用途可分為：塑料加工用纖維加工用涂料用油品用抗靜電劑等。按抗靜電劑與材料的結(jié)合方式可分為：79.2抗靜電劑的作用機(jī)理1．靜電的產(chǎn)生與積累兩種不同物質(zhì)的表面相互接觸，瞬間就能產(chǎn)生電荷，而很小的靜電荷，就足以形成極高的靜電壓。一般來(lái)說(shuō)，分子中含有極性基團(tuán)較多的聚合物易帶正電，而非極性聚合物則帶負(fù)電荷。靜電荷的積累是造成靜電災(zāi)害的根源。靜電荷的積累既可發(fā)生存固／固界面上．也能發(fā)生產(chǎn)固／氣、固／液相界面上。9.2抗靜電劑的作用機(jī)理1．靜電的產(chǎn)生與積累8(1)

纖維的靜電現(xiàn)象羊毛、尼龍、人造毛等具有酰胺鍵的纖維是傾向于帶正電．而聚酯，聚丙烯腈等帶負(fù)電。(2)其他高分子材料的靜電現(xiàn)象高分子材料的帶電主要是由于高分子材料的高表面電阻，致使所產(chǎn)生的靜電荷一時(shí)很難泄漏，積累的靜電荷越來(lái)越多而造成的。(3)液體燃料的起電絕對(duì)純凈的有機(jī)液體一般由于沒(méi)有離子不易起電但石油產(chǎn)品在煉制和輸送過(guò)程中不可避免地帶進(jìn)雜質(zhì)如有機(jī)金屬鹽、氧化產(chǎn)物、瀝青等，其濃度只要達(dá)到l0-9g/L，就可以嚴(yán)重起電，當(dāng)油品通過(guò)管壁、微孔過(guò)濾器時(shí)，油中如正離子吸附在管壁，而負(fù)離子留在液體內(nèi)，液體流動(dòng)，電荷通過(guò)液體導(dǎo)走，液體在儲(chǔ)油罐中建立電場(chǎng)發(fā)生火花放電。

(1)

纖維的靜電現(xiàn)象92．靜電的逸散體積傳導(dǎo)表面?zhèn)鲗?dǎo)主要向空氣中輻射2．靜電的逸散10(1)電荷的表面?zhèn)鲗?dǎo)：

水是高介電常數(shù)的液體，與干燥的塑料和紡織品相比具有很高的導(dǎo)電性，如果在高分子材料表面附著一層薄薄的連續(xù)相的水就能起到泄漏電荷的作用。表面活性劑型抗靜電劑的親油基吸附在材料表面，而親水基排列在材料—空氣界面，這些稠密排列的親水基容易吸收環(huán)境中的微量水分，而形成一個(gè)單分子導(dǎo)電層。當(dāng)抗靜電劑為離子型化合物時(shí)，本身便具有離子導(dǎo)電作用；(1)電荷的表面?zhèn)鲗?dǎo)：水是高介電常數(shù)的液體，與干燥的塑11(2)電荷的體積傳導(dǎo)一些導(dǎo)電化臺(tái)物．加金屬粉末、導(dǎo)電纖維、炭黑等，以微粒狀分散在聚合物材料中，可有效調(diào)節(jié)制品的抗靜電性能。其作用機(jī)理是：1在電壓作用下，間距<1nm的導(dǎo)電粒子間形成導(dǎo)電通路，2在聚合物隔開(kāi)的導(dǎo)電離子之間，電子軌道躍遷也會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電作用。(2)電荷的體積傳導(dǎo)123．抗靜電劑的作用機(jī)理（1）外用抗靜電劑的作用機(jī)理當(dāng)用抗靜電劑溶液浸漬高聚物材料時(shí)，抗靜電劑(一般為表面活性劑)的親油部分牢固地附著在材料表面．而親水部分則從空氣中吸收水分，從而在材料表面形成薄薄的導(dǎo)電層．起到消除靜電的作用。

陽(yáng)離子表面活性劑吸附在纖維表面3．抗靜電劑的作用機(jī)理（1）外用抗靜電劑的作用機(jī)理13(2)內(nèi)用抗靜電劑的作用機(jī)理內(nèi)用抗靜電劑是在樹(shù)脂加工中與之混和后再進(jìn)行成型加工，或直接添加于液體燃料中而起作用的。內(nèi)用抗靜電劑在樹(shù)脂中的分布是不均勻的。當(dāng)抗靜電劑的添加量足夠時(shí)．在樹(shù)脂表面就形成一層稠密的排列．其親水的極性基向著空氣一側(cè)成為導(dǎo)電層。抗靜電劑表面濃度高于內(nèi)部，在使用中潛伏在樹(shù)脂內(nèi)部的抗靜電劑不斷滲出到表向，補(bǔ)充缺損的抗靜電劑分子導(dǎo)電層。

油品導(dǎo)電率愈低．電荷消散的時(shí)間愈長(zhǎng)。液體燃料的抗靜電劑可使油品導(dǎo)電率提高104一105倍、并順利地導(dǎo)走靜電。(2)內(nèi)用抗靜電劑的作用機(jī)理內(nèi)用抗靜電劑是在樹(shù)脂加工中與之混149.3抗靜電劑的類型與合成目前廣泛應(yīng)用的抗靜電劑主要分為陽(yáng)離子型陰離子型非離子型兩性型高分子型9.3抗靜電劑的類型與合成目前廣泛應(yīng)用的抗靜電劑主要分為151．陽(yáng)離子型抗靜電劑(1)季銨鹽在陽(yáng)離子型抗靜電劑中，季銨鹽是最常用的一類。它們的靜電消除效果好。同時(shí)具有很大的吸附力。這類抗靜電劑常用于合成纖維作紡絲油劑，并作聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇薄膜及塑料制品等的抗靜電劑。缺點(diǎn)是耐熱性不夠好，容易發(fā)生熱分解。制備：由叔胺與烷基化試劑反應(yīng)合成的，可以形成多種季銨鹽型抗靜電劑1．陽(yáng)離子型抗靜電劑(1)季銨鹽16助劑化學(xué)課件9章-抗靜電劑和柔軟劑17月桂基三甲基氯化銨

十八烷基二甲基羥乙基季銨硝酸鹽，產(chǎn)品適用于聚酯，聚氯乙烯，聚乙烯醇等合成纖維的紡絲油劑；亦可用作聚酯，聚乙烯薄膜及塑料制品等的靜電消除劑，聚丙烯纖維的染色勻染劑等

月桂基三甲基氯化銨18(2)脂肪胺、胺鹽及其衍生物常用于合成纖維油劑的靜電清除劑，錄音材料的抗靜電劑，常見(jiàn)的有伯胺、仲胺和叔胺鹽。(2)脂肪胺、胺鹽及其衍生物常用于合成纖維油劑的靜電清除劑，19烷基伯胺是利用鄰苯二甲酰亞胺與相應(yīng)的鹵烷作用。然后水解而成。烷基伯胺是利用鄰苯二甲酰亞胺與相應(yīng)的鹵烷作用。然后水解而成。20月桂醇與環(huán)氧氯丙烷及乙醇胺作用月桂醇與環(huán)氧氯丙烷及乙醇胺作用21（3）咪唑啉鹽咪唑啉類抗靜電劑是帶有一個(gè)長(zhǎng)鏈烷基的咪唑啉化臺(tái)物，抗靜電效果好，適用于作塑料和唱片加工用的內(nèi)部抗靜電劑，典型化合物如：（3）咪唑啉鹽咪唑啉類抗靜電劑是帶有一個(gè)長(zhǎng)鏈烷基的咪唑啉化臺(tái)222．陰離子型抗靜電劑(1)硫酸酯及其鹽常用于合成纖維油劑的靜電消除劑，典型化告物結(jié)構(gòu)如下：2．陰離子型抗靜電劑(1)硫酸酯及其鹽23助劑化學(xué)課件9章-抗靜電劑和柔軟劑24(2)磷酸酯及磷酸酯鹽磷酸酯和磷酸酯鹽用于合成纖維和塑料，靜電消除效果很好。

(2)磷酸酯及磷酸酯鹽磷酸酯和磷酸酯鹽用于合成纖維和塑料，靜25助劑化學(xué)課件9章-抗靜電劑和柔軟劑26（3)烷基水楊酸鹽最為廣泛的是Cr絡(luò)合物，導(dǎo)電性能較好。

（3)烷基水楊酸鹽最為廣泛的是Cr絡(luò)合物，導(dǎo)電性能較好。27(4)丁二酸二（2—乙基已基)酯磺酸鈉該產(chǎn)品通常與烷基水楊酸鉻復(fù)配用于液體燃料中，使油品導(dǎo)電率明顯增大，故而表現(xiàn)出良好的抗靜電效果。

(4)丁二酸二（2—乙基已基)酯磺酸鈉該產(chǎn)品通常與烷基水楊283．非離子型抗靜電劑熱穩(wěn)定性好，耐老化，被用來(lái)作塑料的內(nèi)部抗靜電劑及纖維外用抗靜電劑使用。主要的品種有多元醇，多元醇酯，醇或烷基酚的環(huán)氧乙烷加成物．胺和酰胺的環(huán)氧乙烷加成物等。3．非離子型抗靜電劑29(1)環(huán)氧乙烷加成物環(huán)氧乙烷加成物用作抗靜電劑、其抗靜電效果與環(huán)氧乙烷加成數(shù)有關(guān)，這類抗靜電劑具有靜電消除效果良好，熱穩(wěn)定性優(yōu)良等待點(diǎn)，適用于塑料和纖維。

(1)環(huán)氧乙烷加成物環(huán)氧乙烷加成物用作抗靜電劑、其抗靜電效果30（2）多元醇酯適用于紡織油劑和塑料加工中（2）多元醇酯適用于紡織油劑和塑料加工中314．兩性型抗靜電劑兩性離子型抗靜電劑主要包括季銨內(nèi)鹽兩性烷基咪唑啉鹽烷基氨基酸等它們?cè)谝欢l件下既可以起到陽(yáng)離子型活性劑的作用，又可以起到陰離子型活性劑的作用，在一狹窄的pH值范圍內(nèi)于等電點(diǎn)處會(huì)形成內(nèi)鹽。兩性離子型抗靜電劑的最大特點(diǎn)在于它們既能與陰離子型抗靜電劑配伍使用，也能與陽(yáng)離子型抗靜電劑配伍使用。4．兩性型抗靜電劑兩性離子型抗靜電劑主要包括32(1)

季銨內(nèi)鹽

具有高級(jí)烷基的季銨內(nèi)鹽，通常用具有長(zhǎng)鏈烷基的叔胺與一氯醋酸反應(yīng)制取

由于季銨內(nèi)鹽的分子中同時(shí)具有季銨型氮結(jié)構(gòu)和羧基結(jié)構(gòu)，十二烷基二甲基季銨乙內(nèi)鹽是良好的纖維用外部抗靜電劑。(1)

季銨內(nèi)鹽具有高級(jí)烷基的季銨內(nèi)鹽，通常用具有長(zhǎng)33含有聚醚結(jié)構(gòu)(如聚氧乙烯結(jié)構(gòu))的兩性季銨鹽具有如下結(jié)構(gòu)：

耐熱性良好，除了作塑料內(nèi)部抗靜電劑使用外，與尼龍、脂綸、丙綸、滌綸等相容性良好，能經(jīng)受紡絲時(shí)的高溫，抗靜電性能優(yōu)良，故是合成纖維內(nèi)部抗靜電劑的主要品種之一。含有聚醚結(jié)構(gòu)(如聚氧乙烯結(jié)構(gòu))的兩性季銨鹽具有如下結(jié)構(gòu)：34(2)兩性烷基咪唑啉

這類抗靜電劑以高級(jí)脂肪酸(如月硅酸，硬脂酸)與N—(氨基乙基)乙醇胺為原料，先合成咪唑啉環(huán)，然后用一氯醋酸兩性化而得。

兩性咪唑啉的抗靜電性優(yōu)良，與多種樹(shù)酯相容性良好，是聚丙烯、聚乙烯等優(yōu)良的內(nèi)部抗靜電劑。(2)兩性烷基咪唑啉這類抗靜電劑以高級(jí)脂肪酸(如月硅酸，硬35(3)烷基氨基酸類

作為抗靜電劑使用的烷基氨基酸類主要有三種類型：即烷基氨基乙酸型、烷基氨基丙酸型和烷基氨基二羧酸型烷基氨基丙酸的金屬鹽或二乙醇胺鹽可作為塑料的外部或內(nèi)部抗靜電劑在照像薄膜的生產(chǎn)中廣泛使用。作為外部抗靜電劑使用時(shí)，為了增加其水溶性，多使用堿性介質(zhì)。(3)烷基氨基酸類作為抗靜電劑使用的烷基氨基酸類主要