塑料是现代社会广泛使用的高分子合成材料,它有很高的表面电阻率(25℃,RH60%,电阻率1017Ω)。因而,一旦摩擦带电后,静电不易通过导电除去而滞留在塑料表面。由于静电的存在,不仅影响塑料制品的美观(吸尘等),更主要的是影响塑料制品的制造和使用。为此,塑料抗静电剂,其作用就是塑料制品面降低高聚物表面电阻率和电荷密度,从而达到解除静电危害的目。一般而言,塑料的电阻非常大,经摩擦或接触则带电,容易引发各种静电影响,如放电时的电击、吸附灰尘损害外观、IC短路等。为避免这种影响一般要采用抗静电剂。
通常情况下,为了防止塑料的静电产生,大多采用下列几种方法,一是环境保持适常湿度与使用除电机;二是在塑料的表面上涂布低分子型抗静电剂;三是利用碳、导电性过滤与永久抗静电剂;四是在导电性聚合物上改善其材料分子构造。抗静电剂除了使用在塑料之外,也使用在纤维、纸类、涂料、油墨、石油制品等,这些产品常有污渍附着而产生静电的情况。
从各种防静电技术的比较上看,物理方式除静电,材料特性不会变化,但设备花费大、只能适用于部分形状的产品;对产品进行表面处理,方法简便,但缺乏耐久性;涂导电性涂料,可用于复杂的形状,并适用于大范围的材料,设备花费少,但价位高、有剥离的危险,且均一涂上薄膜有困难;镀金属不会有部分剥离情况,但适用材料有限,且设备花费大、产生环境公害问题。
内加抗静电剂的方法中,添加表面活性剂(低分子型抗静电剂),价格便宜、操作简便,但材料表面特性易变化,摩擦、水洗后易脱落,且不可上色;添加永久型抗静电剂(亲水性聚合物),导电性、稳定性良好,但价位高、添加量多,且会受到塑料物性的影响。
抗静电剂在全球将有广泛的应用。北美地区抗静电剂市场预计到2004年前每年平均以4%左右的幅度增长,就用途来看,大多使用在电子家电产品以及食品包装材上。而从抗静电剂种类来看,乙胺类多使用在聚烯烃上,做为电子设备包装;而季胺化合物则常使用在PVC,如工业传送带、磁片包装及瓶子等;脂肪酸酯类则多使用在聚烯烃内部抗静电用。欧洲抗静电剂市场预计每年将有2.5%的增长率,就用途而言,主要使用在聚苯乙烯、ABS及其他苯乙烯系聚合物的处理过程,由于内添加型抗静电剂通常具有润滑的功效,所以有时难以与润滑剂加以区分。在日本,抗静电剂主要是以0.1%~0.2%的浓度混入塑料之中,至于精确的混合量则视产品与聚合物的种类而定,其中聚丙烯是最常使用到抗静电剂的产品,其次为PVC及ABS。就日本整个抗静电剂的使用量来说,预计2003年非离子型/阳离子型抗静电剂使用量约为5000吨,未来也将以1%左右的增速持续增长。
就抗静电剂的种类来看,高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品,尤其是使用在精密机械方面的成长情况更是颇受期待。这是由于家电、电子仪器所使用的电子回路,当静电的累积过多时,就可能会发生接触不良的情况,因此具备防止静电过度累积的这种高性能抗
静电剂的需求在未来颇被看好。但目前为止多是利用表面活性剂在塑料表面上吸附空气中的水分,以制造出防止静电的效果,但由于气化、表面清洗等原因,常会使得防静电的效果消失或受到污染,再由于对湿度依赖性较高,在干燥的情况下效果就较差,因此非表面活性剂的高分子型产品就成为较佳的产品。
高分子型抗静电剂成型时在树脂中发挥分散固定的效果,而与低分子型(表面活性剂系)相比,又具有成型后效果直接显现、不挥发、不会受到接触污染、清洗后效果不会降低等特点,但惟一的缺点就是要比低分子型抗静电剂的添加量多。
目前聚合物型永久抗静电剂与表面活性剂系相比,仍属高价位产品,厂商本身若无具有永久抗静电剂的技术,必然成本也会相对提升。目前由于这两者在单价上仍有相当大的差异,因此目前永久抗静电剂的普及率尚低,但未来伴随IT市场的需求,以及未来市场扩大,以及价格滑落等诱因下,都有助于该产品市场的扩大。