1、聚丙烯抗靜電劑的研究摘要：綜述了聚丙烯材料添加抗抗靜電劑的原因，對靜電劑的種類進 行了描述。著重說明了國內聚丙烯抗靜電劑的研究進展，特別是對離 子型抗靜電劑、非離子型抗靜電劑、高分子永久型抗靜電劑的研究進 展進行了詳細的說明。最后介紹了聚丙烯抗靜電劑存在的問題和解決的方法以及今后的發展趨勢。關鍵字：聚丙烯抗靜電劑 離子型非離子型高分子永久型關鍵字：聚丙烯抗靜電劑 離子型非離子型高分子永久型正文：PP是五大通用塑料之一，其原料來源豐富、價格便宜、易于 加工成型、產品綜合性能優良，因此用途非常廣泛，現已成為通用樹脂 中發展較快的品種。盡管PP具有很高的機械強度、優良的耐熱性較 好的抗腐蝕性和電絕緣

2、性，突出的剛性和耐彎曲性，但其也存在一些不 足。PP的高絕緣性(體積電阻率達10M610M8cm)使其極易產生、 積累靜電，這大大限制了其應用領域。防止靜電的方法，一是盡量控 制靜電的發生;二是盡快將其漏泄掉。因此，聚合物抗靜電的方法可以 采用添加導電填料、與導電高分子材料共混、添加抗靜電劑等。按化學組成分類就化學組成而言，抗靜電劑可分為表面活性劑型、高分子永久型和復合型三個類型。1.1表面活性劑型抗靜電劑表面活性劑型抗靜電劑可分為離子型、非離子型兩個類型。(1)離子型抗靜電劑離子型抗靜電劑的分子中含有親水基團和親油基團。親水基團具 有電離特性，依據親水基離子的帶電性質，離子型抗靜電劑一般分

3、為陽離子型、陰離子型和兩性型抗靜電劑。陽離子型抗靜電劑包括季銨鹽類化合物、各種銨鹽類化合物、烷 基咪唑啉類化合物、季磷鹽類和季硫鹽類化合物等，其中季銨鹽類化 合物最為常見。它們的共同特征是對高分子材料的附著力較強，多數 情況下用作涂敷型抗靜電劑使用，有時也可作為混煉型抗靜電劑使 用，主要適用于聚氯乙烯、苯乙烯類聚合物等極性樹脂，非常適用于 硬質透明制品，但它也有熱穩定性而且對熱敏性樹脂的熱穩定性有 不良影響等缺點，所以在選擇抗靜電劑時務必注意。陰離子型抗靜電劑主要是烷基磺酸鹽、磷酸鹽類化合物，它們的市場用量較小。工業化品種以烷基磺酸鹽居多。 陰離子型抗靜電劑在聚氯乙烯等高聚物中具有較好的效果，

4、尤其用 于聚氯乙烯時可兼作外潤滑油，在某種情況下可為熱穩定體系產生 協同效果，不會出現類似陽離子強酸根季銨鹽損害熱穩定性的影響， 但如添加量過大時應適當調整熱穩定體系以免導致不良效果。兩性型抗靜電劑的分子內同時含有陽離子和陰離子化合物包括 季銨內鹽、兩性烷基咪唑啉鹽和烷基氨基酸等。它們的突出特點是在 一定條件下既可起到陽離子作用又可起到陰離子作用。在實際應用中 可分別與陽離子型抗靜電劑和陰離子型抗靜電劑配合使用。兩性型抗 靜電劑對高分子材料的附著力較強但是熱穩定性較差。(2)非離子型抗靜電劑與離子型抗靜電劑不同，非離子型抗靜電劑不具有電離性，所 以無法通過自身導電來泄漏電荷，其抗靜電效果明顯不

5、及離子型抗 靜電劑，但是非離子型抗靜電劑熱穩定性優異，一般不對高聚物產 生有害影響，多數產品無毒或低毒，因此構成了混煉型抗靜電劑的 主流。據統計非離子型抗靜電劑約占世界塑料用抗靜電劑總量的60% 以上。非離子型抗靜電劑主要包括脂肪酸多元醇酯、脂肪酸、脂肪醇和 烷基酚的環氧乙烷加合物、烷醇酰胺、烷醇胺、磷酸酯類等 其中應 用最廣的是脂肪酸多元醇酯、烷醇胺和烷醇酰胺類化合物。1.2高分子永久型抗靜電劑高分子永久型抗靜電劑按抗靜電機理分為親水性高分子抗靜電 劑和本征型導電高分子抗靜電劑。(1)親水性高分子抗靜電劑親水性高聚物作為抗靜電劑使用是20世紀80年代后期抗靜電 劑領域開發研究的重大進展。所謂

6、親水性高分子聚合物是指分子內含 有聚環氧乙烷、聚季銨鹽結構等導電性單元的高分子聚合物。不同于 傳統的表面活性劑型抗靜電劑，親水性高分子聚合物與基礎樹脂是 不相容的，普通共混方法不可能得到滿意的結果，因此利用聚合物 合金化技術是保證改性制品具有優異抗靜電性、耐熱性、抗沖擊性的 技術關鍵，其重點是提高親水性高聚物在樹脂中的分散程度和狀態， 因為它在母體中形成/芯-殼0結構，并以此為通路 泄露靜電荷。親水性高聚物抗靜電劑大致包括如下六種類型：甲氧基聚乙醇 甲基丙烯酸酯共聚物；超高分子量聚乙二醇；環氧氯丙烷/環氧乙 共聚物；含季銨鹽的甲基丙烯酸酯聚合物；聚乙二醇共聚類聚酰胺; 聚乙二醇共聚物類聚酯。（

7、2）本征型導電高分子抗靜電劑導電高分子指的是具有共軛P鍵長鏈結構的高分子經過化學或電化學 摻雜（氧化、還原）后形成的材料。即從共軛P鍵鏈上遷出或遷入電 子，從而形成自由基離子（單極化子）或雙離子（雙極化子），為了 保持電中性，在共軛P鍵高分子主鏈周圍需要一個帶有相反電荷的離 子與其配對，即對離子。在外加電場的作用下，載流子（自由電子或 者空穴）沿著共軛P鍵移動，從而實現電子的傳遞，達到消除靜電荷 的目的.因此，導電高分子結構中除了具有高分子主鏈特征之外， 還含有對陰離子（p型摻雜）或對陽離子（n型摻雜）。導電高分子材料除了具有高分子的豐富結構、可加工、密度小等 特點之外，還具有金屬（高電導率）

8、和半導體性質，因此具有廣泛的 應用前景和商業價值。導電高分子自上個世紀70年代末被發現以來 一直是人們研究的熱點，由于它的重要性，三位發現者Heeger、 MacDiamond和Shirakawa共同分享了2000年度的諾貝爾化學獎。目前導電高分子理論及應用研究較多的有聚乙炔、聚噻吩、聚毗 咯、聚苯胺等以及它們的衍生物。1.3復合型抗靜電劑復合型抗靜電劑是抗靜電劑的新品種，它是利用各組分之間的 協同效應原理開發出來的。單一使用某種抗靜電劑往往存在某種缺陷, 在某些抗靜電要求較高的場所很難達到理想的效果。例如陰離子型抗 靜電劑的抗靜電效果好，但是它同聚丙烯的相容性較差，易導致其 機械性能下降；而

9、非離子型抗靜電劑熱穩定性好，也不會導致塑料 老化，但是抗靜電效果較差，要達到與離子型抗靜電劑相同的效果， 其添加量是離子型的兩倍。復合型抗靜電劑可有效避免單一抗靜電劑的弊端，達到更好的 抗靜電效果，日益受到人們的重視。聚丙烯抗靜電劑的研究進展國內聚內烯靜電劑的研究進展2.1離子型抗靜電劑研究進展鮑治宇等研究了陽離子抗靜電劑一甲基乙醇基18酰胺丙基硝酸 鹽對PP的抗靜電性能，經過大量實驗，找出了抗靜電劑含量與PP 表面電阻之間的關系，經過優化設計確定了理想的配方和工藝條件， 研制出了滿足特殊用途目符合工程要求的抗靜電阻燃PP，其所制得 PP的體積電阻率和表面電阻率分別達到1.5*10A-11Q

10、- m和 2.7*10八-6 Q ;張洪波等合成了一種陽離子型抗靜電劑一棕櫚酸酯季銨 鹽，并測定了其結構和抗靜電性能，用不同質量分數的抗靜電劑溶液 處理纖維，結果發現隨抗靜電劑溶液中抗靜電劑質量分數的增加，試 樣的抗靜電性能增強。但其質量分數由0. 2%增至0. 5%時，抗靜電 性能變化顯著，而由0. 5%繼續增至0. 8%時，變化已很小。這可以 解釋為，溶液較稀時，抗靜電劑質量分數的增加可使吸附量增大，但 接近飽和吸附時，抗靜電劑質量分數的進一步增加對抗靜電性能影響 很小;丁運生等將一種咪唑基離子液體通過熔融共混的方法添加到PP 中，研究了咪吟基離子液體對PP抗靜電性能、耐擦洗性能和材料力

11、學性能的影響。結果表明，咪唑基離子液體在顯著提高PP的抗靜電 性能和耐擦洗性能的同時，材料的沖擊強度雖略有下降，但拉仲強度 提高。當咪唑基離子液體添加量（質量分數）為1. 0 %時，表面電阻率 明顯下降，與純PP制品相比，表面電阻率下降了 8個數量級，可以 達到10Q。但隨著添加量的增加，材料表面電阻率的變化并不明 顯，但都在10A8Q以下。2.2非離子型抗靜電劑研究進展郭群等研究了以硬脂酸甘油單酯（GMS）作為丙綸內加抗靜電 劑的抗靜電效果，將GMS與添加劑A復配后，加入?？中進行共混紡 絲，熔體的流變性能良好，能以2 2002 800 m/ min的速度紡制 l.lldtex的細旦抗靜電聚

12、丙烯纖維，紡絲溫度230240C,添加量（質 量分數）為0.5 %0.75 %時，其纖維的體積比電阻為10人710人8 Qcm ,經過20次洗滌之后仍保持在10人810人9。cm; 丁運生等 將非離子型抗靜電劑HKD-151和非離子復合型抗靜電劑HKD-520 , 通過共混復合的方法制備出具有抗靜電性能的聚丙烯，考察了抗靜電 劑的添加量，抗靜電劑與PP的混合方式及冷卻方式對抗靜電PP表面 電阻的影響并探討了抗靜電劑在聚合物中的抗靜電機理。結果表明， 抗靜電劑HKD-151與HKD-520的質量比為1 : 1 ,且其用量分別為PP 質量的1.5 %時,PP的抗靜電性能較好，與高攪混合方式相比，冷

13、輥混 合有助于抗靜電PP性能的提高且驟冷優于逐漸冷卻；李紅等研究了 改性魚油反應中提高單甘酯質量分數的影響因素，并考察了改性魚油 作為抗靜電劑在PP中的抗靜電效果。結果表明，魚油改性反應中的最 佳反應條件為：魚油、甘油、催化劑KOH的投料體積比為1 : 0.4 : 0.1 , 回流時間3 h ,在最佳反應條件下，改性魚油混合物中單甘酯的質量 分數可達38 %40 %;將改性魚油加APP后，可降低PP的體積電阻 率和表面電阻率，且PP的拉伸強度變化不大，沖擊強度略有提高，因 而改性魚油可作為PP的抗靜電劑使用。2.3高分子永久型抗靜電劑研究進展董秀潔等以聚酯聚醚為原料合成了一種高分子永久型抗靜電

14、劑 并采用超小微粒添加技術將其加入PP等塑料中，通過擠壓制成各種 抗靜電塑料制品，取得了較好的抗靜電效果且原料全部實現國產化； 丁運生、唐海歐等利用天然植物油脂油酸和聚乙二醇反應，合成了一 種“綠色”可降解的高分子永久型抗靜電劑一油酸聚乙二醇酯，將其 與PP熔融共混并對共混物的抗靜電性能進行了測試。實驗結果表明 油酸聚乙二醇酯可提高PP的抗靜電能力，添加量為0.21.0份時,PP 表面電阻率可小于108 Q ,重均摩爾質量為4 000 g/ mol的油酸聚乙 二醇酯的最佳添加量為0.2份，共混物表面電阻率為1.91 X 106 Q ; 吳全才采用水溶液聚合方法合成了聚2 -甲基丙烯酰氧乙基氯化

15、銨 (PDMMC)高分子抗靜電劑，研究了單體質量濃度、引發劑用量、體 系pH值等因素對聚合的影響，并對該高分子抗靜電劑在丙綸地毯短 纖維上應用的抗靜電性能進行了實驗室評價。結果發現,PDMMC高分 子抗靜電劑具有優良的溶解性能和抗靜電性能；經抗靜電劑涂覆后, 丙綸地毯短纖維的體積比電阻下降了6個數量級且經久耐洗；張鴻等 以聚丙烯纖維為基質，采用現場吸附聚合法，制備了導電性能良好的 聚苯胺/聚丙烯導電纖維，并對導電纖維的結構和物理機械性能進行 了研究。該種導電纖維質優價廉，可應用于織物的抗靜電領域。2.4復合型抗靜電劑研究進展賀天祿等研究了非離子型羥乙基脂肪胺與陰離子型脂肪酸鹽復 合抗靜電劑對P

16、P抗靜電性能的影響。結果表明，該復合型抗靜電劑 可有效改善非離子型羥乙基脂肪胺抗靜電效果對環境濕度的依賴程 度，將樣品表面電阻平衡時間縮短為3 4 d,使抗靜電效果提高近2個數量級；顏漢波等以BOPP專用樹脂F400作為載體， 制備了抗靜電劑X的母料，其中抗靜電劑X是兩種（固體和液體） 非離子抗靜電劑按一定比例復合而成的混合物。將該母料按含抗靜電 劑質量分數0148%的量加入到BOPP中，薄膜的表面電阻率降至110 12 8左右，且薄膜的霧度和力學性能均達到工業標準；陸光月等 選用脂肪胺聚氧乙醚（JH）作為主抗靜電劑，使用抗靜電劑LD作為 輔助抗靜電劑對聚丙烯進行抗靜電改性。最后的制品指標達到

17、了煤炭 部MT113-85的要求，可用于生產礦用防護網，也可用于石油化工、 電子電器等方面；嚴玉蓉等分別對3種不同的抗靜電體系PP/ PET-PEG、PP/PEG/ CuI 和PP/ PET-PEG / PEG/ CuI 的抗靜電性能進 行了研究。結果表明：1） PET-PEG聚醚酯嵌段共聚物與PEG/ CuI二 元共混體系均可作PP纖維抗靜電劑使用。但抗靜電效果受環境相對 濕度或添加量的影響大。2）復合型抗靜電體系添加總量為6%時，可 使抗靜電纖維的體積電阻率比純PP下降4個數量級，達到618 109 8#cmo 3）以復合型抗靜電體系制得抗靜電PP纖維表現出一定的協同 抗靜電效果。高濕度下

18、，以吸濕導電機理為主，低濕度下，以電子導 電機理為主。纖維的耐水洗性能好，斷裂強度及斷裂伸長均比純PP 有所提高。4）復合型抗靜電劑同PP共混紡絲所得纖維為基體-微纖 型復合結構，以PP為連續相，復合型抗靜電劑為分散相，PET-PEG 嵌段聚醚酯促進抗靜電體系微纖型導電網絡的形成；郭靜等選用相 對分子質量為10 000和20 000的聚乙二醇與氧化鋅、馬來酸酐混合， 再與聚丙烯共混，制成復合抗靜電劑（PEG-ZnO-PP），然后與PP共 混紡絲，制成共混纖維。研究了共混纖維的力學性能和抗靜電性能。 結果表明，共混纖維的力學性能和靜電半衰期隨復合型抗靜電劑含 量的增加而減小，含PEG20000的

19、復合型抗靜電劑抗靜電效果更好。聚丙烯抗靜電劑的發展趨勢近年來，隨著人們對聚丙烯制品質量和性能要求的不斷提高，抗 靜電劑的需求量越來越大。抗靜電劑的發展趨勢是耐熱、耐久、功能 性強、適用性廣和品種系列化。目前被認為最有發展潛力的是高分子 永久型抗靜電劑，它克服了小分子表面活性劑型抗靜電劑的抗靜電效 果不持久和受環境濕度影響大的缺點，在很多領域有著廣泛的應用前 景；復合型抗靜電劑也是重要的發展方向之一，它利用各組分之間的 協同效應原理，彌補了單一組分在某些情況下使用的弊端，工業應用 效果明顯，也擁有廣闊的發展空間。聚丙烯抗靜電劑存在的問題及解決方法常用的PP抗靜電劑是非離子型羥乙基脂肪胺類化合物。

20、此類抗 靜電劑具有添加量小、與PP相容性好和持久等優點；但也存在抗靜 電效果一般、材料表面電阻率平衡所需時間長及對空氣濕度依賴程度 高等缺點。陰離子型脂肪基磺酸鹽是另一類常用的抗靜電劑。它的缺 點是用量較大且與PP材料的相容性較差，導致PP材料機械性能的 降低。導電炭黑對PP的抗靜電性具有明顯的改善效果，但是成本較 高，因此，工業生產中添加炭黑具有一定的局限性。導電炭黑填充永久型抗靜電PP(106109 Q/ sq)是使用于電子 電器行業比較理想的復合材料。隨著電子電器工業技術的進步，導電 炭黑填充永久型抗靜電PP研發的不斷深入，理論得到了不斷創新， 圍繞為降低滲濾閾值先后提出了逾滲濾理論、雙重逾滲濾理論和三重 逾滲濾理論，繼而開發了二元、三元、四元復合導電炭黑填充的復合 材料。降低滲濾閾值是提高抗靜電性能、提高復合材料力學性能、改 善加工性能的最佳途徑四元復合體系特別是極低炭黑含量的新型四 元復合體系是目前制備導電炭黑