高分子制品：高分子制品抗静电性能及其评价方法

高分子制品抗静电性能及其评价方法

高分子制品因其优越的综合性能而被广泛使用，但高分子制品体积电阻率大，在生产、运输和使用过程当中容易产生静电。这种静电会轻微吸附灰尘，但也会造成火灾等重大事故。因此，如何消除高分子制品表层积累的静电，用哪些指标来评价高分子制品的抗静电性能，成为了高分子制品研究和材料挑选的重点之一。

添加抗静电剂是高分子制品的主要防静电方法，其目的是使高分子制品的表层产生导电层，使其表层电阻率下降，产生的静电荷能迅速泄漏，从而起到防静电的作用。抗静电剂一般分为两种。一种是沉淀表层活性剂，包括阳离子、阴离子和非离子表层活性剂。这些表层活性剂通过沉淀在塑料表层与空气中的水分子结合，在塑料表层形成导电通路，从而释放表层电荷。这类抗静电剂具有一定的时效性，受环境湿度影响较大。而且不同类型的抗静电剂适用范围不同，比如阳离子表层活性剂抗静电性能优异，但耐热性差，对皮肤有害；阴离子表层活性剂耐热性好，但与树脂相容性差，影响产品透明度。非离子表层活性剂具有良好的相容性和耐热性，但其用量大可能会影响材料的物理性能。另一种是长久性抗静电剂，一般包括碳纤维、石墨、金属粉末、金属氧化物和聚合物抗静电剂。这种静电剂通过在塑料中达到一定量形成三维导电网络结构来消除静电。长久性抗静电剂虽然受环境影响小，但需要大量添加，往往会影响塑料的其他性能。

添加抗静电剂的方式主要有两种，一种是外施抗静电剂，通常采用浸涂、刷涂、喷涂等方式，使抗静电剂附着在高分子制品的表层。这种方法虽然效率高，适用范围广，但在摩擦和清洗过程当中容易脱落，抗静电时间短。另一种是内部添加抗静电剂，即在树脂加工过程当中直接向树脂组合物中添加抗静电剂。在其由内向外迁移的过程当中，会在该产品表层形成相对均匀的抗静电层，因此该方法的耐久性较为理想。

带抗静电剂的高分子制品的抗静电性能是否符合要求，需要通过抗静电性能来评价。目前评价抗静电性能的参数主要有表层电阻(率)、体积电阻(率)、静电半衰期、吸湿性(接触角)、饱和静电电压等。其中，表层电阻(率)和静电半衰期是常用的评价方法。表层电阻率是平行于电流通过材料表层方向的电位梯度与表层单位宽度电流的比值，是表示物体表层形成的电荷运动或电流流动难易程度的物理量。高分子制品的抗静电性能与抗静电机理相对应，是一种简单、定性的方法。静电半衰期是一种更详细的定量评估方法。一般方法是对高分子制品施加高电压(1000-12000V)充电，然后用示波器观察电压损耗，以半衰期作为抗静电效果的标尺。

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