摘要：本文對(duì)抗靜電材料、抗靜電技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)介紹了無機(jī)抗靜電材料的應(yīng)用，并對(duì)抗靜電產(chǎn)品與技術(shù)今后的發(fā)展進(jìn)行展望。

一、前言
隨著高科技的發(fā)展，靜電的危害已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對(duì)人身健康的損害。靜電放電造成的頻譜干擾危害，是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)、通信、航空、航天所有現(xiàn)代電子設(shè)備、儀器出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)故障、信號(hào)丟失、產(chǎn)生誤碼的直接原因之一。此外，靜電造成敏感電子元器件的潛在失效，是降低電子產(chǎn)品工作可靠性的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年由于靜電而造成電子元器件失效的損失約為100~200億美元。如何降低和消除抗靜電危害已成為電子及相關(guān)行業(yè)的重要工作內(nèi)容，抗靜電技術(shù)也發(fā)展成為一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)。
高分子材料自20世紀(jì)50年代以來已被廣泛應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸、電子電氣、化工、航天等各個(gè)領(lǐng)域，使目前應(yīng)用范圍濟(jì)廣的材料。絕大多數(shù)高分子材料都是電的不、良導(dǎo)體，是形成靜電積累、造成靜電損害的根源。因此，防靜電技術(shù)幾乎全部是針對(duì)高分子材料。本文對(duì)抗靜電材料、抗靜電技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)抗靜電產(chǎn)品與技術(shù)今后的發(fā)展進(jìn)行展望。

二、抗靜電材料分類
用于高分子材料的抗靜電材料有抗靜電劑、抗靜電無機(jī)材料和結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料三大類。
1、抗靜電劑
抗靜電劑的作用機(jī)理是通過吸附作用在制品表面形成水膜，以阻止靜電的形成和積累。因而抗靜電劑的抗靜電性能取決于抗靜電劑吸收水分的能力和制品使用環(huán)境的濕度。根據(jù)抗靜電劑分子的差異，可分為有機(jī)小分子抗靜電劑和長(zhǎng)效性抗靜電劑兩大類。
有機(jī)小分子抗靜電劑是一類具有表面活性劑特征結(jié)構(gòu)的有機(jī)物質(zhì)，可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型四大類。而長(zhǎng)效性抗靜電劑是一類分子量大的親水性高聚物。兩類抗靜電劑在使用時(shí)可涂覆在制品表面，也可與基礎(chǔ)樹脂混煉。直接涂覆在制品表面的抗靜電劑因水洗或摩擦將不斷損失，因此需要定期補(bǔ)充抗靜電劑，以維持穩(wěn)定的抗靜電性能；而混煉在內(nèi)部的抗靜電劑能通過遷移彌補(bǔ)表面抗靜電劑的損失，因而抗靜電效果更持久?；鞜捲诨w內(nèi)部的高分子抗靜電劑遷移速率較慢，能夠保持制品材料持久的抗靜電性能。在使用高分子抗靜電劑時(shí)，調(diào)接和控制其與基體樹脂的相容性是技術(shù)的關(guān)鍵。如相容性太強(qiáng)，基體內(nèi)部抗靜電劑不能及時(shí)補(bǔ)充基體表面的損失，起不到抗靜電作用；而如果相容性太弱，抗靜電劑容易積累在基體表面加速損失，起不到持久的抗靜電效果。
2、抗靜電無機(jī)材料
即將導(dǎo)體或半導(dǎo)體無機(jī)材料分散到高分子材料基體中，通過這些材料形成的筋或網(wǎng)狀通路導(dǎo)電而使制品具有抗靜電作用。
無機(jī)抗靜電材料按物質(zhì)的種類可分為碳、金屬、半導(dǎo)體氧化物及它們的復(fù)合物，按空間結(jié)構(gòu)分可以是纖維狀、片狀、粒狀和具有特殊三維結(jié)構(gòu)的形狀，而按顏色又可分為深色和淺色抗靜電材料。目前，常用的無機(jī)抗靜電材料有以下幾種：
（1）碳黑或石墨。碳黑或石墨是目前應(yīng)用范圍濟(jì)廣的炭系導(dǎo)電材料，具有穩(wěn)定和長(zhǎng)效的導(dǎo)電性能，而且來源廣泛，成本低，使用簡(jiǎn)單，是目前制備防靜電產(chǎn)品的必選材料。其缺點(diǎn)是制品的顏色較深，不能滿足一些場(chǎng)合（人的生活與工作空間）對(duì)美感的要求。
（2）短切導(dǎo)電纖維。包括碳纖維與金屬纖維（主要是不銹鋼纖維）具有很低的本體電阻，而且在基體材料中易于形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的線狀結(jié)構(gòu)，因此需要的加入量很少。制品導(dǎo)電性能穩(wěn)定、顏色淺。但導(dǎo)電纖維為絲束狀，必須充分分散到高分子材料中才能取得很好效果。由于分散較困難，制品的導(dǎo)電性能也難以控制。
（3）導(dǎo)電云母粉。云母粉是高分子材料常用的填充材料，云母粉的片狀結(jié)構(gòu)有利于在高分子材料中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。但云母粉本身不導(dǎo)電，必須在云母粉表面沉積或包覆一層抗靜電材料（如ATO）才能起抗靜電作用。導(dǎo)電云母粉比重輕，顏色淺，可用于加工有裝飾性的制品，在抗靜電領(lǐng)域中的應(yīng)用逐年增長(zhǎng)。
3、結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料
結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子是指本身能夠?qū)щ姷母叻肿印５駷橹辜兇獾慕Y(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子聚合物只有聚氮化硫類。其他一些高分子如聚乙炔、聚對(duì)苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等通過氧化還原、離子化或電化學(xué)等手段進(jìn)行摻雜之后也具備導(dǎo)電性能，另一類高分子如聚酰亞胺、聚丙烯腈等在高溫下熱處理后碳化，具有類似石墨的微觀結(jié)構(gòu)而具有導(dǎo)電性能。原理上，這些高分子材料本身就能用于加工成抗靜電制品。但由于這類高分子難溶難熔，成型困難，無法直接單獨(dú)應(yīng)用，通常只是作為導(dǎo)電填料，與其它高分子基體進(jìn)行共混或合金化，制成抗靜電復(fù)合材料。某些結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子單體可在氧化劑作用下進(jìn)行氧化聚合，因此可將導(dǎo)電高分子單體與本體樹脂進(jìn)行混合之后再聚合，使材料具備抗靜電性能。

三、無機(jī)抗靜電材料應(yīng)用現(xiàn)狀
碳黑、石墨主要用于防靜電涂料、地板、周轉(zhuǎn)箱、臺(tái)墊、運(yùn)輸帶、和封存封套上。典型產(chǎn)品有環(huán)氧涂料，PVC地板，PE、PP、ABS塑料周轉(zhuǎn)箱，橡膠臺(tái)墊，運(yùn)輸帶，電子產(chǎn)品包裝袋等。由于這些高分子材料在制作過程中本身需添加填料，因此，碳黑和石墨的加入并沒有改變傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。加上材料成本低，工藝成熟，使炭系防靜電產(chǎn)品得以迅速發(fā)展，形成較大的應(yīng)用市場(chǎng)。即使在將來，碳黑和石墨還將占據(jù)導(dǎo)電材料中主導(dǎo)地位。目前出現(xiàn)的多種其他導(dǎo)電材料只是對(duì)其缺點(diǎn)（顏色深而單調(diào)、炭易析出造成器件污染和失效）的彌補(bǔ)。
短切導(dǎo)電金屬纖維產(chǎn)品的應(yīng)用目前主要集中在防靜電厚型涂料、地板、周轉(zhuǎn)箱、鞋等。
短切導(dǎo)電纖維因其添加量少，制品顏色可調(diào)、抗靜電性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而在濟(jì)近幾年得到人們的高度重視。一些應(yīng)用已非常成熟，如環(huán)氧自流平涂料，目前的商業(yè)應(yīng)用已達(dá)幾百萬平米/年。其應(yīng)用瓶頸主要集中在以下兩方面：
1、 纖維的分散性問題：纖維越長(zhǎng)，所需的添加量越少。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分散的碳纖維在0.2-0.6mm,不銹鋼纖維長(zhǎng)度為0.5-1.2mm，對(duì)應(yīng)的添加量為1-3%。若能將纖維的可分散長(zhǎng)度提高到3mm，則添加量可控制在0.1-0.5%以下，這對(duì)制品顏色和成本可以說是一個(gè)質(zhì)的飛躍。
2、導(dǎo)電性能控制問題：如僅僅添加導(dǎo)電纖維，在添加量高于拐點(diǎn)時(shí)，制品的電阻值幾乎都小于1*105Ωcm；而在低于拐點(diǎn)時(shí)，電阻值將在1*103Ωcm-1*1010Ωcm游移，很能控制在1*106Ωcm-1*109Ωcm之間。
導(dǎo)電云母粉主要應(yīng)用在涂料上。由導(dǎo)電云母粉制成的防靜電涂料具有顏色淺、導(dǎo)電性能長(zhǎng)效、抗化學(xué)侵蝕作用強(qiáng)等特點(diǎn)，是淺色防靜電涂料的必選材料。導(dǎo)電云母粉從濟(jì)初的幾噸市場(chǎng)規(guī)模到目前的幾千噸規(guī)模，前后時(shí)間只有十年左右，發(fā)展十分迅速。目前導(dǎo)電云母的價(jià)格已經(jīng)很低，定售價(jià)標(biāo)準(zhǔn)接近普通化工品。但制成的涂料價(jià)格成本仍高于采用碳、短切導(dǎo)電纖維制品，這是制約導(dǎo)電云母粉市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)重要原因。

四、展望
今后，抗靜電技術(shù)的發(fā)展可能有以下方面：
（1） 新型抗靜電材料（有機(jī)、無機(jī)材料，或結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子）的開發(fā)，主要目標(biāo)是環(huán)保、高效、低成本。
（2） 抗靜電應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，主要目標(biāo)是保持制品性能穩(wěn)定，同時(shí)降低成本。其中，各種抗靜電材料的復(fù)合和協(xié)同技術(shù)將是發(fā)展重點(diǎn)。
值得一提的是目前在抗靜電領(lǐng)域出現(xiàn)了多種抗靜電材料，代表性的有納米粉體（如金屬或氧化物）和纖維（金屬纖維和納米炭管等），ZnO晶須等。納米材料用于抗靜電是否具有優(yōu)勢(shì)這本身就是一個(gè)需要研究的問題，在實(shí)踐中又面臨分散問題。尤其是納米碳纖維，因大多生來就纏繞在一起，分散非常困難。對(duì)ZnO晶須，降低生產(chǎn)成本是面臨的主要問題之一，此外，還需要解決摻雜問題以進(jìn)一步降低電阻率。在應(yīng)用中，ZnO晶須的均勻分散也是一個(gè)難題。ZnO有針狀三維結(jié)構(gòu)，這是其作為抗靜電材料濟(jì)吸引人之處，但正因?yàn)槿绱?，與高分子的混合變得十分困難：因?yàn)獒樐_非常容易斷裂。因此，今后針對(duì)ZnO晶須在抗靜電領(lǐng)域中的開發(fā)與應(yīng)用，分散技術(shù)將是研究重點(diǎn)。