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摘要：通常情况下，两种不同的物质表面接触的时候就会形成电荷的迁移。在理论上来说，静电是普遍存在的，我们通过高分子材料一般都具有电绝缘性，所以会在摩擦后易产生带电现象。这种静电轻则吸附灰，重则引起火灾等重大事故。所以，对高分子材料抗静电技术的研究已经成为高分子材料研究领域的一个热门课题。
关键词：高分子材料；抗静电；技术
1.静电的危害
1.1带电体间的互相作用
在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子；在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在制药厂里，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低；
1.2静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸
漆黑的夜晚，我们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。但在手术台上，静电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病人；在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。
2.高分子材料静电防护的必要性
高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。相对无机和金属材料，高分子材料具有成本低，可塑性强，并具有特殊性能等优势，使其应用领域越来越大，用量逐渐增加，然而高分子材料也存在一些缺陷，大部分高分子材料表面电阻率大于11次方，属于绝缘材料，经过碰撞，摩擦或静电感应等作用下，容易在材料表面聚集静电荷，且难以消失，吸引尘埃，不仅影响高分子材料产品的外观，还给生产操作带来困难，同时，产品应用也带来巨大危害，如电子产品大规模损坏，石油化工产品燃烧，爆炸事故屡见不鲜。可想而知，高分子材料的静电防护非常重要。
3.高分子材料的抗静电技术分析
3.1与结构型导电高分子共混
在使用该种技术时，主要借助的是导电型高分子材料的抗静电能力。然而，导电性高分子材料的具有一定的劣势，那就是稳定性不是很好，而且不是很容易成型。因此，在利用导电型高分子材料时，一般都不会单独使用，会将该种材料和一些基体高分子结合到一起，从而得到复合型导电高分子材料。目前，获得复合型高分子导电型材料的方式主要有两种，第一种是机械法，第二种则是化学法。
在制备复合型高分子导电型材料时，如果选择机械方式，具体就是将结构型导电高分子材料和基体高分子材料结合到一起。在制备过程中，将导电填料质量分数控制在2%和3%之间，这样就可以使得高分子材料具有一定的抗静电能力。如果选择化学制备的方式，具体方式就是在微观尺度将结构型导电高分子材料和基体高分子材料混合到一起。在制备过程中，需要借助于一些氧化剂的作用，如氯化铁等。
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3.2添加抗静电剂
为高分子材料添加抗静电剂是一种十分常用的技术，这种技术的主要作用是为高分子材料提供一个导电层，从而降低高分子材料表面的电阻率。在这种情况之下，当出现静电荷时，静电荷在高分子材料表面停留的时间也就是缩短。与此同时，在静电剂的作用之下，原有高分子材料的表面润滑度也会得到一定的增强，这样摩擦作用也就得到而来减弱。一般来讲，抗静电剂主要有三种类型，第一种是阳离子型，第二种是阴离子型，第三种是非离子型。就第一种抗静电剂而言，它不具有较强的耐热性，但是它的抗静电能力比较强。就第二种抗静电剂而言，它不旦具有较强的抗静电能力，还具有较强的耐热性。但是，该种抗静电剂的劣势主要体现在：无法和树脂较好的融合到一起。就第三种抗静电剂而言，它的存在解决了前两种抗静电剂在使用中的问题。此外，该种抗静电剂对于原来高分子材料的影响相对较小，不会改变原材料的物理性能。然而，非离子型的抗静电剂也存在一定的不足之处，主要体现在使用量相对较大。目前，在向高分子材料添加抗静电剂时，一般都会讲上述三种不同的抗静电剂融合到一起。
为高分子材料添加抗静电剂的方式有很多，比较常见方式是外涂，具体包括浸涂、刷涂以及喷涂等。外涂方式的劣势主要体现在在：比较容易产生脱落的现象，从而减弱高分子材料的抗静电能力。现阶段，人们越来越重视内加的方式。具体来讲，就是将抗静电剂和树脂配料混合到一起，从而为高分子材料提供抗静电的表层。和外涂的方式相比，内加的方式可以为高分子材料提供时间更长的抗静电保护层。而且，在抗静电剂的作用之下，材料的表面平滑性也会得到一定的增强。
3.3添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等，
3.3.1碳系填料
①炭黑
炭黑是天然的半导体材料，其体积电阻率约为0.1-10Ω?cm原料易得，导电性能持久稳定，可大幅度调整高分子材料的电阻率（1～108Ω?cm）。因此，由炭黑填充制成的复合型导电高分子是目前用途最广，用量最大的一种导电材料，尤其是作为抗静电材料及电磁波屏蔽材料。人们认为在基体高分子中填充导电填料后形成填充型导电材料存在着三种导电机理：导电通道、隧道效应和场致发射学说。通常，炭黑是以粒子形式分散于树脂中，随炭黑添加量的增加，粒子间距缩小，当粒子接近或接触时，便形成大量导电网络通道。导电性能大大提高。由于炭黑为硬质材料，随其添加量的增加，基体高分子材料的拉伸强度和硬度相应增加，而冲击强度下降，影响其应用。
②碳纤维
碳纤维是一种新型高强度、高模量材料，有良好的导电性能。现在在碳纤维表面电镀金属已获得成功。金属主要指纯钢和纯镍，其特点是镀层均匀而牢固，与树脂粘接好。镀金属的碳纤维比一般碳纤维导电性能可提高50-100倍，可大大减少碳纤维的添加量。虽然碳纤维价格昂贵，限制了其优异性能的推广，但仍有广泛用途。
3.3.2金属系及其它导电填料
以金属粉末、金属氧化物填充基体高分子可获得优良的导电性。另外，虽然金属纤维对导电性能的影响规律与炭黑相似。但由于纤维状填料的接触几率更大，因此在填充量很少的情况下便可获得较高的导电率。不过，金属纤维加工时易折断，易被氧化，价格也较贵，这些因素在应用中必须考虑。
结束语：21世纪是一个全新的时代，在新的时代背景下，高分子材料得到非常广泛的应用。在使用过程中，高分子材料的抗静电能力是非常值得研究的问题。本文主要分析了与结构型导电高分子共混、添加抗静电剂、添加导电填料三个方面分析了高分子材料的抗静电技术，希望可以为相关人员提供一定的参考。
参考文献
[1]孙家强.高分子材料抗静电技术探究[J].军民两用技术与产品.2017.
[2]毛媛欣，范宏玥，刘燕.高分子材料抗静电技术与应用[J].化工管理.2016.
[3]刘立锦.高分子材料抗静电技术的应用研究[J].河南科技.2013.
论文作者:任建军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/8/22
标签：高分子材料论文; 填料论文; 高分子论文; 基体论文; 抗静电剂论文; 静电论文; 碳纤维论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;