一种季铵盐阳离子涂覆型抗静电剂的制备研究

叶伦学，朱东海，丁 俊，吴学明

（四川东材科技集团股份有限公司，四川 绵阳 621000）

一种季铵盐阳离子涂覆型抗静电剂的制备研究

叶伦学，朱东海，丁 俊，吴学明

（四川东材科技集团股份有限公司，四川 绵阳 621000）

采用自制季铵盐、苯乙烯、丙烯酸丁酯、无水乙醇等为原料，通过无规共聚反应制备了一种新型的涂覆高分子抗静电剂。探讨了自制季铵盐的含量以及空气湿度对该抗静电剂的表面电阻的影响，以及苯乙烯、丙烯酸丁酯的配比对产品的附着力的影响。

自制季铵盐;涂覆型抗静电剂;制备

塑料表面产生静电可能引起各种问题，如妨碍生产，发生火花导致爆炸和损坏电子设备的集成电路。清除静电的办法一般是使用表面活性剂，如抗静电剂来降低聚合物的表面电阻。由于这样的助剂具有吸湿性，在聚合物的表面吸收大气中的水分而形成一层很薄的导电薄膜，从而使静电迅速消除。在这一过程中水分起着重要的作用，随着大气湿度的提高，聚合物的表面导电能力也提高，使静电荷迅速流失，产生较好的抗静电性能。抗静电剂目前市场上应用的还主要是低分子抗静电剂，然而，低分子抗静电剂固有的一些缺点（迁移性，暂时性），注定了其必将被高分子型抗静电剂所取代。

高分子抗静电剂分为外用（涂覆）型和内用（内添加）型2类:外用涂覆型就是直接涂覆在各种薄膜及器件上，从而使其具有抗静电性;内添加型就是把抗静电剂加在树脂中，然后拉膜或成型而得。季铵盐类涂覆型高分子抗静电剂目前国内外很少研究[1～4]。

本文研究的季铵盐类涂覆型高分子抗静电剂就是利用自制季铵盐与苯乙烯、丙烯酸丁酯进行无规共聚，得到的一种新型的涂覆高分子抗静电剂，着重探讨了自制季铵盐的含量和空气湿度对成膜后表面电阻的影响，以及苯乙烯、丙烯酸丁酯的配比对产品的附着力的影响。

1 实验部分

1．1 实验原料

自制季铵盐（DCK）（工业，自制），丙烯酸丁酯（BA）（AR）， 苯乙烯 （St）（AR）， 过氧化苯甲酰（BPO）（AR），无水乙醇（工业级）。

1．2 主要仪器及设备

ZC36型1017超高电阻10－14A微电流测试仪，剥离强度试验机PT－6086PC。

1．3 实验过程

在装有可调转速的电动搅拌器、回流冷凝器、温度探测计的三口烧瓶中加入一定配比的自制季铵盐、苯乙烯、丙烯酸丁酯、无水乙醇及固体量0．6%的引发剂，在75℃条件下，搅拌反应8h，逐渐降温得到无色透明粘稠状胶液，即为涂覆型高分子抗静电剂。

1．4 性能测试

将抗静电剂均匀涂布在PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜）基材上，在预设温度下烘烤300s后测试。抗静电膜层厚度约为1μm;按照GB10064测试表面电阻;按照GB／T 2792-1998测试 180°剥离强度（采用 10N、20N、30N／25mm 标准胶带）。

2 结果与讨论

2．1 自制季铵盐的含量对成膜后表面电阻的影响

根据本实验数据，在空气湿度为60%、温度为25℃条件下，自制季铵盐的含量与表面电阻的关系见表1。

由表1可知，随着自制季铵盐含量增加，涂覆在PET上成膜后表面电阻逐渐降低，也即抗静电性越来越好，当含量小于20%以前，其表面电阻随着自制季铵盐含量的增加而降低非常明显，主要是离子基团的增加，在其表面逐渐形成微弱的导电通路，所以其表面电阻逐渐降低;但当含量大于20%以上，其表面微弱的导电通路已经形成后，再随着自制季铵盐含量的增加而表面电阻降低就变得非常微弱，大约在108Ω左右，当含量为100%自制季铵盐时，其最低表面电阻也只能达到 1．3×108Ω。

2．2 空气湿度的变化对抗静电剂成膜后表面电阻的影响

采用自制季铵盐含量为20%的配方，把抗静电剂涂覆在PET膜上，烘干后，在温度为25℃，不同空气湿度下（相对湿度）贮存24h后并在该湿度条件下测试表面电阻，数据见表2。

由表2可知，随着空气相对湿度的降低，表面电阻数值逐渐增大，这主要是由于自制季铵盐基团中离子具有较强的亲水能力，它吸附空气中的水分子，在抗静电剂表层形成一层水环境，在这层水环境存在下，抗静电剂中的离子基团就能形成导电通路，从而降低表面电阻，达到很好的抗静电作用。用户一般要求表面电阻不大于1010Ω，从表2可以看出，当湿度大于30%，就能满足用户要求。

2．3 苯乙烯、丙烯酸丁酯配比对产品附着力的影响

在本实验中，通过调整苯乙烯、丙烯酸丁酯配比，来控制抗静电剂与PET膜的附着力，其数据见表3。

由表3可知，随着丙烯酸丁酯含量增加，其附着力随之提高，主要是因为苯乙烯是硬单体，丙烯酸丁酯是软单体，随着软单体的含量增加，其成膜性就越好，与PET膜的附着力就越高。当苯乙烯∶丙烯酸丁酯小于1∶4时，烘干后的抗静电层发粘，无法很好地满足实际应用，所以最佳的苯乙烯 ／丙烯酸丁酯配比为 1／2～1／3。

3 结论

（1）自制季铵盐的含量越高，成膜后表面电阻越低，抗静电性就越好，当含量大于20%时，表面电阻达108Ω，抗静电性优良。

（2）抗静电剂成膜后，空气相对湿度越高，其抗静电性就越好，当湿度大于30%时，表面电阻就不大于1010Ω，就能满足一般用户要求。

（3）甲基丙烯酸甲酯／丙烯酸丁酯配比为1／2～1／3时，既能满足高附着力，也能满足表面不发粘，为最佳配比。

[1] 徐秀雯．高分子型抗静电剂的制备和应用研究[J]．印染助剂，2003，20（5）:7-10．

[2] 王正辉，胡星琪．水溶性阳离子和两性聚电解质及其应用[J]．高分子材料科学与工程，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

叶伦学（1972-），男，工程师，2004年硕士毕业于四川大学高分子化学与物理专业，主要从事抗静电剂的研发，Email:yelunxue＠sina．com

2011-05-20

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