表面活性剂的润滑作用降低了树脂间摩擦而减少电荷的产生;树脂表面抗静电剂分子层和吸附的水分在摩擦间隙中的介电常数比空气的介电常数高,削弱了间隙中的电场强度,也减少了电荷的产生;对于离子型抗静电剂,还增加了树脂表面的离子浓度,从而增加导电性。表面活性剂类抗静电剂按极性基团可分为阴离子型、阳离子型、两性离子和非离子型四大类。①阴离子型抗静电剂主要包括烷基磺酸盐、硫酸盐、磷酸衍生物、高级脂肪酸盐、羧酸盐及聚合型阴离子抗静电剂等。②阳离子型抗静电剂主要包括胺盐、季铵盐、烷基氨基酸盐等,其中季铵盐对高分子材料有较强的附着力而广泛用作纤维和塑料的抗静电剂。③两性抗静电剂与高分子材料有良好的相容性、配伍性,属内部混炼法抗静电剂,主要有季铵羧酸内盐、咪唑啉金属盐等。④非离子型抗静电剂具有一个较长的亲油基,与树脂有良好的相容性,且毒性低、加工性和热稳定性好,属内部混炼法抗静电剂,主要有聚乙二醇酯或醚类、多元醇脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、脂肪胺乙氧基醚等化合物。
表面活性剂类抗静电剂在与基体结合方式上分为外部涂敷和内部混炼两种类型。外部涂敷型是将离子型表面活性剂的水、醇或酯等溶液浸渍、喷涂或涂刷于材料表面,经干燥处理而成,属于暂时性抗静电剂。内部混炼型是将以非离子型表面活性剂为主的抗静电剂与树脂基体经机械混合后再加工成型,抗静电剂分子由基体内部向表面迁移形成抗静电层,属半永久性的抗静电材料。
由于离子型表面活性剂可以直接利用本身的离子导电性泄漏电荷,且价格便宜,在树脂中以烷基磷酸醋、烷基磷酸醋盐和烷基聚氧乙烯硫酸醋的胺盐应用最多。阳离子表面活性剂抗静电性优良,与高分子材料附着力强,应用广泛,尤其以季铵盐类最为重要。两性离子型表面活性剂最大特点在于它与阴离子表面活性剂或阳离子型表面活性剂均能复配使用,且和阳离子表面活性剂一样对高分子材料有较强的附着力,而能发挥优良的抗静电效果,但耐热性一般比非离子型和阴离子型稍差。非离子型表面活性剂没有可移动的离子,与阳离子型表面活性剂相比,抗静电效果较差,如果要达到阳离子型表面活性剂相同的抗静电效果,其添加量要为阳离子型表面活性剂的两倍。但非离子型表面活性剂热稳定性很好,也没有离子型表面活性剂易引起塑料老化的缺点,所以多用作塑料的内部用抗静电剂。
20世纪80年代以来,随着塑料制品行业的发展,为解决树脂绝缘体表面因摩擦产生静电而导致火灾、爆炸、电击等事故问题,各类抗静电剂的市场需求不断提高。阳离子型抗静电剂主要发展方向为改善其热稳定性以提高抗静电塑料的可加工性,降低其对高分子材料的腐蚀性;阴离子型抗静电剂的热稳定性良好,但与高分子材料的相容性较差,未来主要研究方向是解决他们之间的相容性问题;非离子型抗静电剂与高分子材料相容性适中,热稳定性好,可作为单一材料使用,也可以浓缩物或母料的形式使用,但添加量不足时不能获得充分低的电阻值,添加量大时又显著影响这类材料的物理性能,所以因添加而产生的物性下降、成本增加成为亟须解决的问题。此外,根据表面活性剂类抗静电剂的种类,还会有在低温低湿的条件下电阻值上升,不能发挥出充分的抗静电性能的情况,以及直接掺入表面活性剂还会产生由抗静电剂转移而引起的污染问题,以及树脂成型后到产生抗静电效果最低需要1~3天的迟效性问题。