第十七章-抗靜電劑課件

材料添加劑化學(xué)第十七章-抗靜電劑ppt課件抗靜電劑的類型與合成2抗靜電劑在塑料及纖維中的應(yīng)用3抗靜電作用機(jī)理1第十七章抗靜電劑抗靜電劑的發(fā)展趨勢(shì)4抗靜電劑的類型與合成2抗靜電劑在塑料及纖維中的應(yīng)用3抗靜電作17.1抗靜電作用機(jī)理1靜電的產(chǎn)生與積累2靜電的逸散3抗靜電劑的作用原理1靜電的產(chǎn)生與積累2靜電的逸散3抗靜電劑的作用原理17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累

靜電荷的產(chǎn)生緣于塑料的電子結(jié)構(gòu)。具有不同介電常數(shù)（絕緣體）或不同電荷釋放能量（導(dǎo)體）的兩種固體材料接觸時(shí)，總會(huì)發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移。17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累靜電荷的產(chǎn)生緣于塑料17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累

靜電荷的積累是造成靜電災(zāi)害的根源。①纖維的靜電現(xiàn)象纖維摩擦?xí)r的帶電，是電荷在被摩擦的纖維之間移動(dòng)而產(chǎn)生的。若金屬和纖維進(jìn)行摩擦，根據(jù)纖維種類的不同，電子可從金屬到纖維或從纖維到金屬而使纖維帶電。②高分子材料的靜電現(xiàn)象根據(jù)聚合物結(jié)構(gòu)不同，所帶靜電積累程度也不同。17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累靜電荷的積累是造成靜電災(zāi)害的17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累17.1.1靜電的產(chǎn)生與積累17.1.2靜電的逸散（1）電荷的表面?zhèn)鲗?dǎo)在物質(zhì)摩擦過(guò)程中電荷不斷產(chǎn)生，同時(shí)也不斷中和，電荷泄漏中和時(shí)主要通過(guò)摩擦物自身的體積傳導(dǎo)、表面?zhèn)鲗?dǎo)以及向空氣中輻射等三個(gè)途徑，其中表面?zhèn)鲗?dǎo)是主要的。17.1.2靜電的逸散（1）電荷的表面?zhèn)鲗?dǎo)17.1.2靜電的逸散（2）電荷的體積傳導(dǎo)一些導(dǎo)電物質(zhì)，如金屬粉末、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)理是在電壓作用下，間距小于1nm的導(dǎo)電粒子間形成導(dǎo)電通路，而在聚合物隔開(kāi)的導(dǎo)電粒子之間，電子軌道躍遷也會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)電作用。17.1.2靜電的逸散（2）電荷的體積傳導(dǎo)17.1.3抗靜電劑的作用原理17.1.3.1外用抗靜電劑的作用機(jī)理

外用抗靜電劑一般以水、醇或其他有機(jī)溶劑作為溶劑或分散劑使用。當(dāng)用抗靜電劑溶液浸漬高聚物材料時(shí)，抗靜電（一般為表面活性）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。17.1.3抗靜電劑的作用原理17.1.3.1外用抗靜電17.1.3抗靜電劑的作用原理17.1.3.2內(nèi)用抗靜電劑的作用機(jī)理

內(nèi)用抗靜電劑是在樹(shù)脂加工中與之混合后再進(jìn)行成型加工，或直接添加于液體材料中而起作用的。內(nèi)用抗靜電劑在樹(shù)脂中的分布是不均勻的。如果抗靜電劑與樹(shù)脂的相容性不好，遷移率大，很容易大量地滲析到表面，既影響制品的外觀，也難以保證持久的抗靜電效果。反之，抗靜電劑與樹(shù)脂的相容性太好，則不容易滲析到表面，那么，因洗滌或磨損等原因造成的抗靜電劑喪失就很難及時(shí)得到補(bǔ)充，也難以及時(shí)恢復(fù)抗靜電性能。用于液體材料中的抗靜電劑則是通過(guò)增加材料的電導(dǎo)率而起到抗靜電作用的。17.1.3抗靜電劑的作用原理17.1.3.2內(nèi)用抗靜電17.2

抗靜電劑的類型與合成1陽(yáng)離子型抗靜電劑2陰離子型抗靜電劑3非離子型抗靜電劑4兩性離子型抗靜電劑5高分子型抗靜電劑1陽(yáng)離子型抗靜電劑2陰離子型抗靜電劑3非離子型抗靜電劑4兩性17.2.1.1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)具有大的吸附力，在濃度極稀的情況下，也能被塑料和纖維充分吸著，從而可以充分地發(fā)揮其良好的效果，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。一般季銨化合物是由叔胺與烷基化試劑反應(yīng)合成的。17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.1季銨鹽17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.1季銨鹽陽(yáng)離子型抗靜電劑表見(jiàn)教材P26617.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.1季銨鹽17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物脂肪胺和胺鹽及其衍生物，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。17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物17.2.1陽(yáng)離子17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物烷基伯胺一般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。其反應(yīng)式如下：17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物17.2.1陽(yáng)離子17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物胺衍生物的合成則視它的化學(xué)結(jié)構(gòu)而定。其反應(yīng)式如下：17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物17.2.1陽(yáng)離子17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物N-（硬脂酰氨基甲基）二乙胺鹽酸鹽，則是由硬脂酸與N-（氨甲基）二乙胺及鹽酸作用而得。其反應(yīng)式如下:17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.2脂肪胺、胺鹽及其衍生物17.2.1陽(yáng)離子17.2.1.3咪唑啉鹽咪唑啉類抗靜電劑是帶有一個(gè)長(zhǎng)鏈烷基的咪唑啉化合物，抗靜電效果好，適用于作塑料和唱片加工用的內(nèi)用抗靜電劑。其典型化合物如下:17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽長(zhǎng)鏈烷基的咪唑啉的反應(yīng)式如下：17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽2-十一烷基-1-羥乙基咪唑啉的反應(yīng)式如下：17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽高氯酸胺鹽的反應(yīng)式如下：17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.1.3咪唑啉鹽17.2.1陽(yáng)離子型抗靜電劑17.2.2.1硫酸酯及其鹽硫酸酯及其鹽通常用于合成纖維油劑的靜電消除劑。其典型化合物結(jié)構(gòu)式如下：17.2.2陰離子型抗靜電劑17.2.2.1硫酸酯及其鹽17.2.2陰離子型抗靜電劑17.2.2.2磷酸酯及其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。用作纖維抗靜電劑時(shí)，它們以憎水基團(tuán)面向纖維，親水基團(tuán)面向大氣，因而具有優(yōu)良的抗靜電性能。主要品種有單烷基磷酸酯鹽和二烷基磷酸酯鹽。其結(jié)構(gòu)式如下：17.2.2陰離子型抗靜電劑17.2.2.2磷酸酯及其磷酸酯鹽17.2.2陰離子型抗17.2.2.2磷酸酯及其磷酸酯鹽代表性品種有二月桂基磷酸酯鈉鹽、二（烷氧基聚氧乙烯醚）磷酸酯和烷基磷酸酯二乙醇胺鹽等。其結(jié)構(gòu)式如下：17.2.2陰離子型抗靜電劑17.2.2.2磷酸酯及其磷酸酯鹽17.2.2陰離子型抗17.2.2.2磷酸酯及其磷酸酯鹽烷基磷酸酯二乙醇胺鹽也是抗靜電劑P，是應(yīng)用極為廣泛的抗靜電劑品種之一，由五氧化二磷與醇作用來(lái)合成。其反應(yīng)式如下：17.2.2陰離子型抗靜電劑17.2.2.2磷酸酯及其磷酸酯鹽17.2.2陰離子型抗17.2.3.1環(huán)氧乙烷加成物這類抗靜電劑具有靜電消除效果良好，熱穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn)，適用于塑料和纖維。其典型化合物如下：17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.1環(huán)氧乙烷加成物17.2.3非離子型抗靜電17.2.3.1環(huán)氧乙烷加成物17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.1環(huán)氧乙烷加成物17.2.3非離子型抗靜電17.2.3.2多元醇酯典型化合物結(jié)構(gòu)式如下：17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.2多元醇酯17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.2多元醇酯合成多元醇酯常用的醇類化合物如下：17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.2多元醇酯17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.2多元醇酯鑒于脂肪酸多元醇酯具有弱的親水性，故能在完全不溶于水的乳化物（油類）與水或易溶于水的強(qiáng)親水性乳化劑之間起偶聯(lián)作用。這類酯在纖維表面形成薄膜后，能減少纖維表面的摩擦系數(shù)，從而在整理纖維后既具有抗靜電性又不易沾污。聚乙二醇酯類非離子型抗靜電劑。其反應(yīng)式如下。17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.3.2多元醇酯17.2.3非離子型抗靜電劑17.2.4.1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乙酸鈉反應(yīng)的方法來(lái)制取。其反應(yīng)式如下：17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.1季銨內(nèi)鹽17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.1季銨內(nèi)鹽含有聚醚結(jié)構(gòu)（如聚氧乙烯結(jié)構(gòu)）的兩性季銨鹽，其結(jié)構(gòu)式如下：17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.1季銨內(nèi)鹽17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.2兩性烷基咪唑啉１-羧甲基-１-β-羥乙基-2-烷基-2-咪唑啉鹽氫氧化物是兩性咪唑啉型抗靜電劑的代表性品種，其結(jié)構(gòu)式如下。17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.2兩性烷基咪唑啉17.2.4兩性離子型抗靜17.2.4.2兩性烷基咪唑啉其反應(yīng)式如下：17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.2兩性烷基咪唑啉17.2.4兩性離子型抗靜17.2.4.2兩性烷基咪唑啉兩性咪唑啉的抗靜電性優(yōu)良，與多種樹(shù)脂相容性良好，是聚丙烯、聚乙烯等優(yōu)良的內(nèi)用抗靜電劑。若將其鈉鹽與二價(jià)金屬，如鋇、鈣等的無(wú)機(jī)鹽反應(yīng)，可增加與聚合物材料的相容性。據(jù)稱相應(yīng)的鈣鹽能經(jīng)受聚丙烯紡絲時(shí)的苛刻條件，作為丙綸的內(nèi)用抗靜電劑性能優(yōu)良，效果持久，實(shí)用性很強(qiáng)。17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.2兩性烷基咪唑啉17.2.4兩性離子型抗靜17.2.4.3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，它們分別由三種不同的途徑制得。反應(yīng)式如下：17.2.4兩性離子型抗靜電劑17.2.4.3烷基氨基酸類17.2.4兩性離子型抗靜電17.2.5.1聚酰胺聚酰胺樹(shù)脂是通過(guò)以下反應(yīng)制得的。在此反應(yīng)式中，如盡可能減少氨基端基量，并適當(dāng)調(diào)節(jié)分子量，就可以得到固體產(chǎn)物；反之，若大量保留氨基，則得到液態(tài)產(chǎn)物。因此聚酰胺樹(shù)脂抗靜電劑的品種很多，多用于印刷油墨中。17.2.5高分子型抗靜電劑17.2.5.1聚酰胺17.2.5高分子型抗靜電劑17.2.5.2乙烯基化合物的共聚物其反應(yīng)式如下：17.2.5高分子型抗靜電劑17.2.5.2乙烯基化合物的共聚物17.2.5高分子型17.3抗靜電劑在塑料及纖維中的應(yīng)用1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用（1）塑料用抗靜電劑的特點(diǎn)理想的內(nèi)用抗靜電劑必須滿足下列基本要求：①具有良好的抗靜電效果；②耐熱性好，能經(jīng)受樹(shù)脂加工過(guò)程的高溫；③與樹(shù)脂兼容性好，不發(fā)生滲出現(xiàn)象；④不損害樹(shù)脂的性能；⑤能與其他助劑并用；⑥不刺激皮膚，無(wú)毒；⑦價(jià)格低廉。17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用（1）塑料用抗靜電劑的特17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用理想的外用抗靜電劑的基本要求如下：①可溶解或可分散在溶劑中；②與樹(shù)脂表面結(jié)合牢固，耐磨，耐洗滌；③有良好的抗靜電效果，對(duì)環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性強(qiáng)；④不會(huì)引起制品顏色的變化；⑤手感好，無(wú)刺激，無(wú)毒；⑥價(jià)格低廉。17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用理想的外用抗靜電劑的基17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用（2）影響塑料用抗靜電劑效果的因素：①與塑料的相容性②抗靜電劑的表面濃度③協(xié)同作用④環(huán)境濕度17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用（2）影響塑料用抗靜電劑17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用（2）影響塑料用抗靜電劑效果的因素：17.3.1抗靜電劑在塑料中的應(yīng)用（2）影響塑料用抗靜電劑17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.1纖維的抗靜電方法（1）對(duì)纖維進(jìn)行改性的抗靜電方法①聚酰胺纖維（尼龍）的改性②聚酯纖維（滌綸）和聚丙烯腈纖維（丙綸）的改性（2）利用抗靜電劑的方法外用抗靜電劑在織物表面上的耐洗牢度不好，易被洗去，若用反應(yīng)性化合物與纖維在高溫下形成共價(jià)鍵結(jié)合，可提高抗靜電劑的耐洗牢度。17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.1纖維的抗17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗靜電劑在纖維上應(yīng)用效果的因素（1）抗靜電劑濃度（2）纖維的類型17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗靜電劑在纖維上應(yīng)用效果的因素（3）抗靜電劑的結(jié)構(gòu)17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗靜電劑在纖維上應(yīng)用效果的因素17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗靜電劑在纖維上應(yīng)用效果的因素

研究纖維的靜電已有許多方法，大致可分為兩類：一是測(cè)定纖維表面電導(dǎo)率；一是測(cè)定纖維摩擦產(chǎn)生的電量。這兩類方法，對(duì)于長(zhǎng)絲、短纖維、布、地毯等各種形態(tài)的纖維都適用。17.3.2抗靜電劑在纖維中的應(yīng)用17.3.2.2影響抗17.4抗靜電劑的發(fā)展趨勢(shì)1含抗靜電劑的濃縮母粒2開(kāi)發(fā)抗靜電劑新品種3復(fù)配型抗靜電劑4永久性抗靜電劑1含抗靜電劑的濃縮母粒2開(kāi)發(fā)抗靜電劑新品種3復(fù)配型抗靜電劑417.4.1含抗靜電劑的濃縮母粒塑料制品在加工成型時(shí)，添加的抗靜電劑量很小，特別是使用粒狀或粉狀抗