一種季銨鹽陽離子涂覆型抗靜電劑的制備研究

葉倫學，朱東海，丁 俊，吳學明

（四川東材科技集團股份有限公司，四川 綿陽 621000）

一種季銨鹽陽離子涂覆型抗靜電劑的制備研究

葉倫學，朱東海，丁 俊，吳學明

（四川東材科技集團股份有限公司，四川 綿陽 621000）

采用自制季銨鹽、苯乙烯、丙烯酸丁酯、無水乙醇等為原料，通過無規共聚反應制備了一種新型的涂覆高分子抗靜電劑。探討了自制季銨鹽的含量以及空氣濕度對該抗靜電劑的表面電阻的影響，以及苯乙烯、丙烯酸丁酯的配比對產品的附著力的影響。

自制季銨鹽;涂覆型抗靜電劑;制備

塑料表面產生靜電可能引起各種問題，如妨礙生產，發生火花導致爆炸和損壞電子設備的集成電路。清除靜電的辦法一般是使用表面活性劑，如抗靜電劑來降低聚合物的表面電阻。由于這樣的助劑具有吸濕性，在聚合物的表面吸收大氣中的水分而形成一層很薄的導電薄膜，從而使靜電迅速消除。在這一過程中水分起著重要的作用，隨著大氣濕度的提高，聚合物的表面導電能力也提高，使靜電荷迅速流失，產生較好的抗靜電性能。抗靜電劑目前市場上應用的還主要是低分子抗靜電劑，然而，低分子抗靜電劑固有的一些缺點（遷移性，暫時性），注定了其必將被高分子型抗靜電劑所取代。

高分子抗靜電劑分為外用（涂覆）型和內用（內添加）型2類:外用涂覆型就是直接涂覆在各種薄膜及器件上，從而使其具有抗靜電性;內添加型就是把抗靜電劑加在樹脂中，然后拉膜或成型而得。季銨鹽類涂覆型高分子抗靜電劑目前國內外很少研究[1～4]。

本文研究的季銨鹽類涂覆型高分子抗靜電劑就是利用自制季銨鹽與苯乙烯、丙烯酸丁酯進行無規共聚，得到的一種新型的涂覆高分子抗靜電劑，著重探討了自制季銨鹽的含量和空氣濕度對成膜后表面電阻的影響，以及苯乙烯、丙烯酸丁酯的配比對產品的附著力的影響。

1 實驗部分

1．1 實驗原料

自制季銨鹽（DCK）（工業，自制），丙烯酸丁酯（BA）（AR）， 苯乙烯 （St）（AR）， 過氧化苯甲酰（BPO）（AR），無水乙醇（工業級）。

1．2 主要儀器及設備

ZC36型1017超高電阻10－14A微電流測試儀，剝離強度試驗機PT－6086PC。

1．3 實驗過程

在裝有可調轉速的電動攪拌器、回流冷凝器、溫度探測計的三口燒瓶中加入一定配比的自制季銨鹽、苯乙烯、丙烯酸丁酯、無水乙醇及固體量0．6%的引發劑，在75℃條件下，攪拌反應8h，逐漸降溫得到無色透明粘稠狀膠液，即為涂覆型高分子抗靜電劑。

1．4 性能測試

將抗靜電劑均勻涂布在PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜）基材上，在預設溫度下烘烤300s后測試。抗靜電膜層厚度約為1μm;按照GB10064測試表面電阻;按照GB／T 2792-1998測試 180°剝離強度（采用 10N、20N、30N／25mm 標準膠帶）。

2 結果與討論

2．1 自制季銨鹽的含量對成膜后表面電阻的影響

根據本實驗數據，在空氣濕度為60%、溫度為25℃條件下，自制季銨鹽的含量與表面電阻的關系見表1。

由表1可知，隨著自制季銨鹽含量增加，涂覆在PET上成膜后表面電阻逐漸降低，也即抗靜電性越來越好，當含量小于20%以前，其表面電阻隨著自制季銨鹽含量的增加而降低非常明顯，主要是離子基團的增加，在其表面逐漸形成微弱的導電通路，所以其表面電阻逐漸降低;但當含量大于20%以上，其表面微弱的導電通路已經形成后，再隨著自制季銨鹽含量的增加而表面電阻降低就變得非常微弱，大約在108Ω左右，當含量為100%自制季銨鹽時，其最低表面電阻也只能達到 1．3×108Ω。

2．2 空氣濕度的變化對抗靜電劑成膜后表面電阻的影響

采用自制季銨鹽含量為20%的配方，把抗靜電劑涂覆在PET膜上，烘干后，在溫度為25℃，不同空氣濕度下（相對濕度）貯存24h后并在該濕度條件下測試表面電阻，數據見表2。

由表2可知，隨著空氣相對濕度的降低，表面電阻數值逐漸增大，這主要是由于自制季銨鹽基團中離子具有較強的親水能力，它吸附空氣中的水分子，在抗靜電劑表層形成一層水環境，在這層水環境存在下，抗靜電劑中的離子基團就能形成導電通路，從而降低表面電阻，達到很好的抗靜電作用。用戶一般要求表面電阻不大于1010Ω，從表2可以看出，當濕度大于30%，就能滿足用戶要求。

2．3 苯乙烯、丙烯酸丁酯配比對產品附著力的影響

在本實驗中，通過調整苯乙烯、丙烯酸丁酯配比，來控制抗靜電劑與PET膜的附著力，其數據見表3。

由表3可知，隨著丙烯酸丁酯含量增加，其附著力隨之提高，主要是因為苯乙烯是硬單體，丙烯酸丁酯是軟單體，隨著軟單體的含量增加，其成膜性就越好，與PET膜的附著力就越高。當苯乙烯∶丙烯酸丁酯小于1∶4時，烘干后的抗靜電層發粘，無法很好地滿足實際應用，所以最佳的苯乙烯 ／丙烯酸丁酯配比為 1／2～1／3。

3 結論

（1）自制季銨鹽的含量越高，成膜后表面電阻越低，抗靜電性就越好，當含量大于20%時，表面電阻達108Ω，抗靜電性優良。

（2）抗靜電劑成膜后，空氣相對濕度越高，其抗靜電性就越好，當濕度大于30%時，表面電阻就不大于1010Ω，就能滿足一般用戶要求。

（3）甲基丙烯酸甲酯／丙烯酸丁酯配比為1／2～1／3時，既能滿足高附著力，也能滿足表面不發粘，為最佳配比。

[1] 徐秀雯．高分子型抗靜電劑的制備和應用研究[J]．印染助劑，2003，20（5）:7-10．

[2] 王正輝，胡星琪．水溶性陽離子和兩性聚電解質及其應用[J]．高分子材料科學與工程，1994，（4）:8-15.

[3] MCCORMICKCL，JOHNSONCB．Water-solubleco methylpropanesulfonatewith （2-Acrylamido-2-meth molecules），1988，21（3）:694-699．

[4] MCCORMICKCL，BLACKMONKP，EL LIOTTDL．Watersolubleco lamide-2-meth，1976-1980．

Preparation of Coating Quaternary Cationic Antistatic Agent

YELun-xue，ZHUDong-hai，MA Sha-sha，WUXue-ming
（Sichuan Dongfang Insulating Material Technology Co．， Ltd．， Mianyang621000， China）

With homemade quaternary ammonium salt， styrene， n-butyl acrylate and anhydrous ethanol， a new coating polymer antistatic agent was prepared by random polymerization．Influence of fractions of homemade quaternary ammonium salt and air humidity on surface resistance of the antistatic agent was discussed．And influence of ratios of styrene to n-butyl acrylate on the adhesion of the antistatic agent was discussed．

homemade quaternary ammonium salt; coating antistatic agent; preparation

TQ 314.24+7

A

1671-9905（2011）08-0010-02

葉倫學（1972-），男，工程師，2004年碩士畢業于四川大學高分子化學與物理專業，主要從事抗靜電劑的研發，Email:yelunxue＠sina．com

2011-05-20

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