浅谈塑料抗静电剂原理
高分子聚合物绝大部分具有绝缘不导电的特质，而各种塑料作为高分子聚合物的一个重要分子，其几乎都是绝缘不导电的，但在生活或者工业应用中，我们往往希望塑料能够具备一定导电性，以防止内部放电，甚至可以屏蔽外界对精密电子元件的电磁干扰。因为任何物体都带有本身的静电荷，这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷，静电荷的聚集使到生活或者工业生产受到影响甚至危害，所以我们需要对塑料进行电性能改性，按照塑料的电性能强弱，我们通常分为导电塑料（表面电阻 10 3 ~10 6 Ω）和防静电塑料（表面电阻 10 9 ~10 12 Ω）。 [1]
按抗静电的工作原理，可分为如下几类：
（ 1 ）表面活性类抗静电剂 [2]
它作为表面活性剂的基本特性 ―― 表面活性。表面活性与分子中亲水基种类、憎水基种类、分子的形状、分子量大小等有关。当抗静电剂分子在相界面上作定向吸附时，就会降低相界面的自由能及水和塑料之间的临界接触角。这种吸附作用，与基体的性质有关，而且还与表面活性剂的性质有关。根据极性相似规则，表面活性剂分子的碳氢链部分倾向与高分子链段接触，极性基团部分倾向与空气中的水接触。高分子材料作为疏水材料，抗静电剂在其表面的主要作用就是形成规则的面向空气中的水的亲水吸附层。
在空气湿度 60% 以上的情况下，亲水性好的抗静电剂会结合更多的水，使得聚合物表面吸附更多的水，离子电离的条件更充分，从而改善抗静电效果。通过质子置换，也能发生电荷转移。含有羟基或氨基的抗静电剂，可以通过氢键连成链状，形成抗静电效果。但在干燥的空气环境中，抗静电效果非常差。只有在相对湿度 60 ％的环境中贮存一段时间之后，才表现出最佳的抗静电效果，而且受湿度的影响非常大。但是随着贮存时间的延长，其作用效果明显下降。
表面活性类抗静电剂按使用方式还可分为外抗静电剂和内抗静电剂。外抗静电剂涂覆于制品的表面，但在制件使用、清洁等过程中易被除去；内抗静电剂，在制品加工时添加，疏水部分与塑料有限相容，亲水部分在塑料内部迁移至表面后可吸附水增加表面导电性。表面的抗静电剂除去后，内部的抗静电剂仍可持续迁移至表面，直至全部耗尽，因而使用的时间较外静电剂长。
（ 2 ）高分子永久型抗静电剂的作用机理 [2]
高分子永久型抗静电剂是近年来研究开发的一类新型抗静电剂 , 属亲水性聚合物。当其和塑料树脂基体共混后 , 一方面由于其分子链的运动能力较强 , 分子间便于质子移动 , 通过离子导电来传导和释放产生的静电荷 ; 另一方面 , 抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。研究表明 : 高分子永久型抗静电剂主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布 , 构成导电性表层 , 而在中心部分几乎呈球状分布 , 形成所谓的 “ 芯壳结构 ”, 并以此为通路泄漏静电荷。因为高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果 , 不完全依赖表面吸水，所以受环境的湿度影响比较小。
（ 3 ）无机导电填料
永久性抗静电剂不发生迁移，还有导电性高的填料， 如炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、金属粉等 。当其和塑料树脂基体共混后，利用导电填料本身所具有的优异的导电性能，在树脂基体中形成导电网络，或者通过隧道效应和场致发射效应来传导和释放产生的静电荷。其中导电塑料一般通过添加无机导电填料的方式制备，但是所制备的成品一般为黑色。