影响 TPU 抗静电性能的主要因素

抗静电TPU 在制备或者使用过程中需要注意如下问题：添加季铵盐抗静电剂的TPU 体积电阻率对湿度具有明显的依赖性；使用炭黑时，需考虑产品着色及添加大量炭黑后TPU的力学性能下降问题；抗静电剂的热稳定性问题，如某些TPU 的加工温度超过200 ℃，由于部分抗静电剂的热降解而对TPU 基体产生不利影响；抗静电剂与TPU 的相容性，两者必须具有足够的相容性，抗静电剂不因TPU 熔融加工而渗出或蒸发，或者长期使用过程中“迁移”；TPU 的力学性能不会因添加剂而显著受损。以下列举了抗静电TPU 中影响抗静电效果的主要因素。

1. 环境湿度的影响

通过抗静电剂的作用机理，不难发现抗静电性能主要是依靠抗静电剂的吸湿性，即抗静电剂中亲水基团吸附水分子的过程。这个过程实际是动态平衡的，当空气湿度相对较大且亲水基团的吸附能力未饱和前，抗静电剂具有比较好的抗静电能力，因为能够以最大限度吸附空气中的水分子形成水膜，加速导电率，同时还可以与空气中的导电质产生协同导电作用；而当抗静电剂吸附含量达到饱和之后，TPU 表面的电阻率对环境湿度依赖性降低，主要是因为TPU 表面的抗静电通路数目基本饱和。综上所述，当在湿度相对较低的环境下选用抗静电TPU 材料时，应该优先选择相对极性较大的抗静电剂，这样可以增强对水分子的吸附作用，提升抗静电效果，且可以降低环境湿度对抗静电性能的影响。

2. 环境温度的影响

随着环境温度的升高，TPU 的抗静电性能会有所增强。这主要是两方面原因导致的：一方面是温度升高促使TPU 链段的运动能力增强，自由体积变大；另一方面是抗静电剂分子的布朗运动加剧，促使抗静电剂向TPU 基体表面迁移能力增强。TPU 材料对作业环境温度有一定的要求，因此提高温度具有一定的局限性，这就要求在提高温度时，需考虑添加到TPU 材料中抗静电剂的热稳定性，避免高温受热分解，而导致失去抗静电作用。

3. 与TPU 材料相容性的影响(www.xing528.com)

抗静电剂在TPU 材料中的迁移速率与抗静电剂和TPU 材料的相容性也有很大关系，这也直接影响抗静电剂的抗静电效果。对于外部涂覆型抗静电TPU，抗静电剂与TPU 材料的相容性也不应过好，否则抗静电剂分子易迁移到TPU 材料基体内部，使材料表面覆盖的抗静电剂含量下降，导致抗静电效果变差。而内部混炼型抗静电TPU 正好相反，若抗静电剂与TPU 相容性较好，抗静电剂向TPU 表面迁移困难，进而影响抗静电剂的抗静电效果；而如果两者的相容性太差，抗静电剂在材料表面析出过快，不仅影响材料的抗静电寿命，还容易在材料表面产生“喷霜”现象，不利于TPU 成型加工。抗静电剂与TPU 材料的相容性取决于抗静电剂与TPU 材料分子结构的极性差异，两者极性越相近（溶度参数相近），相容性越好。

4. 表面浓度的影响

TPU 中当添加抗静电剂的含量达到某一数值时，TPU 材料才会有明显的抗静电效果。但是其抗静电性能与抗静电剂的添加量并不是线性关系。当抗静电剂超过饱和含量后，继续增加抗静电剂的添加量，对TPU 材料的抗静电性能不再有明显改变，但会对材料其他方面的性能产生负面影响。

5. 成型加工工艺的影响

当其他设定参数一定时，成型加工工艺过程对TPU 材料的抗静电性能也是较为重要的影响因素。由于TPU 材料掺杂抗静电剂时，界面状态一般为低黏度组分覆盖高黏度组分，表明在共混过程中含抗静电剂的组分浓度应该低于TPU 材料基体的浓度。同时混料的方式、混炼的时间、成型的加工温度、螺杆的转速以及冷却速率也都影响着TPU 材料的抗静电性能。