嘉峪检测网 2025-06-25 10:16
导读:本文介绍了涂料用抗静电剂种类、作用机理及标准。
一、术语和定义
在涂料工业中,合成高分子材料作为成膜物质,用来制备高等涂料。抗静电剂、导电剂属于典型的功能性助剂,可改变成膜物质的电性能。
一般而言,表面电阻率在10⁹~10¹⁴ Ω·cm的材料可视为抗静电材料,能使高分子材料具有这一性能的添加剂称为抗静电剂。
二、相关标准
SJ/T 11294-2018《防静电地坪涂料通用规范》
HB 6768-1993《碳纤维复合材料飞机蒙皮用抗静电聚氨酯磁漆》
SH 0044-1991(1998)1501《抗静电剂》
ABNT NBR 10603-2010《飞机和导弹的塑料外部用有或者没有抗静电能力的耐腐蚀涂层》
GB/T 16906-1977《石油罐导静电涂料电阻率测定法》
三、抗静电剂的作用机理
涂料用抗静电剂的作用机理主要表现在两个方面:
一是抗静电剂在材料表面形成导电性的连续膜,即能赋予制品表面具有一定吸湿性与离子性的薄膜,从而降低表面电阻率,使已经产生的静电荷迅速泄漏,以达到抗静电的目的。
二是赋予材料表面有一定的润滑性,降低摩擦系数,从而抑制和减少静电荷的产生。
四、抗静电剂的种类
1. 阳离子型
阳离子型抗静电剂主要包括胺盐、季铵盐烷基氨基酸盐等。其中季铵盐最为重要,抗静电性能优良,对高分子材料有较强的附着力;但是有些季铵盐化合物热稳定性差,具有一定的毒性和刺激性,并且与某些着色剂和荧光增白剂反应,作为内部抗静电剂使用受到限制。
季铵盐是用叔胺与烷基化试剂通过季铵化反应来合成的。通常的烷基化试剂有烷基卤化物(如CH₃CI、CH₃Br、CH₂=CHCH₂CI)、芳香族卤化物(如C₆H₅CH₂CI、C₆H₅CI)以及硫酸二烷酯等。所使用的叔胺和烷基化试剂不同,作为抗静电剂使用的季铵盐品种也各不相同,较重要的代表性品种有以下几类:
烷基叔胺氯化物:代表品种有硬脂酰三甲基氯化铵(如Arguad 18)、硬脂酰二甲基戊基氯化铵,广泛作为纤维、织物的抗静电剂、柔软剂;
烷基叔胺硝酸盐:代表品种有抗静电剂SN,是带有酰胺结构的阳离子季铵盐抗静电剂,广泛作为塑料的内、外抗静电剂,可用于聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、聚乙烯、聚丙烯和聚酯等多种塑料;
烷基叔胺硫酸酯盐:代表性品种有:(月桂酰胺丙基三甲基铵)硫酸甲酯盐、N,N-双(2-羟乙基)-N-(3'-十二烷氧基-2'羟基丙基)甲铵硫酸甲酯盐、三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐、N,N-十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐等;
烷基叔胺磷酸盐:有硬脂酰胺丙基二甲基-β-羟乙基铵二氢磷酸盐等。
除了季铵盐之外,阳离子型抗静电剂还包括烷基胺、环胺、酰氨基胺的盐、咪唑啉盐乙基丙烯酰胺盐等。
2. 阴离子型
在这类抗静电剂中,分子的活性部分是阴离子,其中包括烷基磺酸盐、硫酸盐、磷酸衍生物、高级脂肪酸盐、羧酸盐及聚合型阴离子抗静电剂等。其阳离子部分多为碱金属或碱土金属的离子、铵、有机胺、氨基醇等。
3. 非离子型
这类抗静电剂分子本身不带电荷而且极性很小。通常非离子型抗静电剂具有一个较长的亲油基,与树脂有良好的相容性。同时非离子型抗静电剂毒性低,具有良好的加工性和热稳定性,是合成材料理想的内部抗静电剂。主要有聚乙二醇酯或醚类、多元醇脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、脂肪胺乙氧基醚等化合物,此类化合物分子中,烷基链长度和极性集团的数量,对发挥最佳抗静电效果至关重要。
4. 两性抗静电剂
从广义上看,两性抗静电剂是指在抗静电剂分子结构中同时具有两种或两种以上离子性质的抗静电剂。两性抗静电剂往往同时具有阴离子亲水基和阳离子亲水基。
5. 高分子永久性抗静电剂
用各种亲水性聚合物作为抗静电剂,加入到基料树脂中可得到高分子聚合型永久性抗静电剂树脂。该技术的关键是提高永久性抗静电剂在树脂中的分散程度和状态,因为它是在母体中形成芯壳结构,并以此为通路泄漏静电荷。永久性抗静电剂以微细的层状或筋状形态,主要分布在制品表面,而在中心部分较少,且主要以颗粒状存在。决定形态结构的主要因素是成形加工条件和与母体树脂的相容性,最直接的影响因素是母体与永久性抗静电剂的熔融黏度差或黏度比,它常以调节剪切速率和加工温度来控制。
五、抗静电剂的使用
在工业上,采用抑制静电荷的产生和促进电荷的泄漏来解决材料的带电问题,有以下几种方法:
提高材料加工环境和使用场所的湿度,有利于抑制电荷的产生和促进电荷的泄漏;
对聚合物进行结构改性,引入极性化或离子化基团,提高导电性;
在材料加工过程中利用导电装置或在制品中加入导电性材料;
用氧化剂或采用电晕放电处理制品表面,提高高分子材料表面的导电性;
在高分子材料中添加导电性填料,如炭黑、金属氧化物粉末或金属粉末;
采用导电性高分子材料或导电性涂料进行表面预处理;
添加抗静电剂,提高高分子材料的极性或吸湿性。
来源:涂料工业
关键词: 涂料