CN100379804C - 抗静电组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抗静电组合物，其包括(a)至少一种聚合物盐，所述聚合物盐由(i)至少一种聚亚氧烷基铵阳离子和(ii)一种氟化阴离子组成。

Description

抗静电组合物
发明领域
本发明涉及静电消除剂或抗静电剂和表现抗静电特征的组合物。本发明进一步涉及包括所述组合物的纤维、膜、织物、涂层、或模制品或吹制品。在其它的方面，本发明涉及一种局部处理组合物和赋予绝缘材料以抗静电特征的方法。
发明背景
静电消除剂或抗静电剂用于散逸静电荷。静电荷的形成在许多工业产品和材料的加工和使用中是造成多种问题的原因。带静电可引起材料彼此粘着在一起或彼此排斥。另外，静电荷的形成可引起物体吸引污物和灰尘，所述污物和灰尘可引起制造或污染问题并可损害产品性能。
自绝缘物体突然的静电放电也是一个严重的问题。对于摄影胶片而言，这些放电可引起模糊和赝象。当有易燃材料存在时，静电放电可充当点火源，引起火灾和/或爆炸。
静电荷在电子工业中是一个特殊问题，因为现代电子设备容易由静电放电造成永久性损伤。在低湿度条件下和当液体或固体彼此接触移动(摩擦带电)时，静电荷在绝缘物体上的形成是特别普遍的难以解决的。
可通过增加材料的导电性来控制静电荷形成。这可通过增加离子或电子导电性实现。当今控制静电积累最普通的方法是通过水分吸收增加导电性。这通常通过向周围空气中添加水分(增湿作用)或使用吸湿性抗静电剂实现，所述吸湿性抗静电剂通常指湿润剂，因为它们依靠吸附环境的水分起作用。大多数抗静电剂通过当静电荷在形成时使其逸散来发挥作用；因此，静电衰减率和表面导电性是抗静电剂有效性的公测度。
抗静电剂可施用于表面(外用抗静电剂)或被结合进其它绝缘材料的主体中(内用抗静电剂)。内用抗静电剂通常用于聚合物如塑料中。通常，内用抗静电剂分为以下几类：(1)在熔融加工过程中被直接混合到熔融聚合物中的那些抗静电剂；(2)混合到聚合物溶液中、涂布并干燥的那些抗静电剂；或(3)溶解于单体(用或不用溶剂)中，所述单体随后进行聚合的那些抗静电剂。
已知的抗静电剂包括许多化学物类别，包括有机胺和酰胺、脂肪酸酯、有机酸、聚氧乙烯衍生物、多元醇、金属、炭黑、半导体和多种有机和无机盐。还有许多是表面活性剂以及本质上可以是中性的或离子的。
许多低分子量的中性抗静电剂具有充分高的蒸气压，因此不适合用于高温下(如聚合物熔融加工)，因为通过蒸发发生材料损失。许多其它的中性抗静电剂的热稳定性不足，不能经受住聚合物熔融加工或其它的高温加工条件。
大多数非金属抗静电剂是湿润剂，其依靠吸附水和水的导电性逸散电荷。因此，它们在低大气湿度下的有效性通常减弱。因为这些抗静电剂中有许多还是水溶性的，因此它们可由于材料暴露于水(如水洗)下而容易地除去，因此，不能很持久。
在某些聚合物组合物中，无机的、有机的和有机氟阴离子的金属盐也用作抗静电剂。由于成本和毒性的考虑以及由于碱金属阳离子特别是锂对水的高亲合力，因此最常使用碱金属盐。但大多数金属盐与中等极性到低极性的聚合物如聚丙烯、聚酯和聚碳酸酯不相容。这种不相容性可导致最终的聚合产品的抗静电性能不充分和/或物理性能或透明度的不可接受的降低。因此，使用金属盐作为内用抗静电剂通常限于高极性的和/或亲水的聚合物基体。
因此，仍然需要以有效成本的方式赋予绝缘材料以良好抗静电特征的抗静电剂，尤其是可用作内用抗静电熔融添加剂而不会遭受热分解或引起加工问题或熔融缺陷。
发明简述
优选地是，本发明提供了抗静电剂，其表现出良好的抗静电性质并是熔融可加工的。简要地说，一方面，本发明提供了包括至少一种聚合物盐的抗静电剂。所述盐由至少一种阳离子和一种氟化阴离子组成，所述阳离子具有至少一个键合到单个铵中心的聚氧化烯(POA)部分，所述阳离子由下式表示：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)mCH(R3)O)表示的单元，其中每个单元具有不相关的m，m为1到4的整数，和不相关的R3。R3独立地为氢或低级烷基(即，包括1到4个碳原子)。R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。y为1到4的整数。
所述氟化阴离子由下式中的一个表示：
RfSO3 -    -O3SRf2SO3 -
 (1)         (2)
其中Rf独立地为具有1到约12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为具有1到约10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基。
另一方面，本发明提供抗静电剂，其作为聚合物熔融添加剂用于热塑性聚合物和作为添加剂用于热固性聚合物。所述抗静电剂包括至少一种聚合物盐，其由至少一种阳离子和一种氟化阴离子组成，所述阳离子具有至少一个键合到单个铵中心的聚氧化烯部分。
所述阳离子由下式表示：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元具有不相关的m’和不相关的R3，m’为1到4的整数。R3独立地为氢或低级烷基(即，包括1到4个碳原子)。R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。y为1到4的整数。
所述氟化阴离子独立地由下式中的一个表示：
RfSO3 -    -O3SRf2SO3 -
 (1)          (2)
其中Rf独立地为具有1到约12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为具有1到约10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基。
另一方面，本发明提供抗静电剂的局部施用，其中抗静电剂包括至少一种聚合物盐。这种盐由至少一种阳离子和一种氟化阴离子组成，所述阳离子具有至少一个键合到单个铵中心的聚氧化烯部分。
所述阳离子由下式表示：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元具有不相关的m’和不相关的R3，m’为1到4的整数。R3独立地为氢或低级烷基(即，包括1到4个碳原子)。R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。y为1到4的整数。
所述氟化阴离子独立地由下式中的一个表示：
RfSO3 -    -O3SRf2SO3 -
 (1)          (2)
其中Rf独立地为具有1到约12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为具有1到约10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基。
在其它的方面，本发明提供包括本发明组合物的纤维、织物、膜、涂层、或模制品或吹制品；通过例如熔融添加或局部处理赋予基材或绝缘材料以抗静电特征的方法；包括本发明的抗静电剂的局部处理组合物；和在热塑性聚合物中包括本发明的抗静电剂的熔融混合物。
发明详述
本发明涉及磺酸盐及其作为抗静电剂的应用，以及在组合物中的这些抗静电剂。抗静电剂和静电消除剂在本发明中互换使用。抗静电剂优选提供离子导电性、在有机介质中的良好的溶解性、良好的稳定性、和良好的白化现象。有利地是，本发明的盐表现出所有的这些特点。另外，本发明的盐具有良好的热稳定性，可用作熔融添加剂，并在低湿度下具有良好的性能。
本发明的抗静电剂可用作添加剂(内部抗静电剂)或作为涂层或用于局部处理(外用抗静电剂)以赋予聚合物或其它绝缘材料以抗静电特征。绝缘材料一般地是热塑性的或热固性的聚合物(优选热塑性的)，可通过使组分形成混合物(优选熔融混合物)制备组合物。尤其是，本发明涉及抗静电剂和包括这些抗静电剂的组合物，这些抗静电剂包含具有单铵中心的聚氧化烯取代的季铵阳离子和至少一个氟化阴离子。
本文定义的“混合物”是至少一种抗静电剂与至少一种绝缘材料或可得到绝缘材料的反应前体的混合物。
本文定义的“局部处理”是使一般在溶剂或分散剂中的至少一种抗静电剂施用于预成型的绝缘材料或基材的表面上。
抗静电剂
适用作本发明的抗静电剂的聚合物盐由至少一种有机聚合物铵阳离子和一种氟化阴离子组成。这些盐可单独使用或组合使用用作抗静电剂。
聚氧化烯铵阳离子
本发明的抗静电剂包括聚合物盐。这种盐包括至少一种阳离子，所述阳离子具有至少一个键合到季铵中心的聚氧化烯(POA)部分，优选具有至少一个键合到季铵中心的聚氧化烯(POA)部分的单个阳离子。
所述阳离子由下式表示：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)mCH(R3)O)表示的单元，其中每个单元具有不相关的m和不相关的R3，m为1到4的整数。R3独立地为氢或低级烷基(即，包括1到4个碳原子)。R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。y为1到4的整数。
R1具有1到约50个碳原子，优选1到约20个碳原子，更优选约10到约20个碳原子。R2为氢或具有1到约20个碳原子，优选1到约10个碳原子，更优选1到约4个碳原子。R3为氢或具有1到约10个碳原子，优选1到约4个碳原子。
这些阳离子的合成为本领域所公知的，一般包含使用本领域公知的方法使相应的叔胺烷基化。或者，这些阳离子中有许多是以非氟化的有机或无机阴离子盐的形式市售获得。
具体的阳离子的例子包括但不限于以下基团，其中POA重复单元数目是近似的：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝15)，
[(C6H5CH2)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝15)，其中C6H5CH2＝苄基，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CHO)mH][(CH2CHCH3O)nH]]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝5)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CHCH3O)mH]]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2CH2CH2O)mH]]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]]；(m＝8)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]]；(m+n+o＝15)，和
[N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH][(CH2CH2O)pH]]；(m+n+o+p＝20)；
氟化阴离子
本发明的氟化阴离子为完全氟化的即全氟化的，或部分氟化的烷基磺酸盐或芳基磺酸盐(在有机部分内)。优选的氟化阴离子包括以下基团：高度氟化的烷基磺酸盐基团，即全氟烷基磺酸盐基团或部分氟化的烷基磺酸盐，其中所有与无氟碳键合的取代基被键合到这样的碳原子上，所述这样的碳原子不同于那些直接键合到磺酸盐基团的碳原子(优选地，所有与无氟碳键合的取代基被键合到这样的碳原子上，所述这样的碳原子是远离磺酸盐基团的超过两个的碳原子)。
优选地，氟化阴离子至少80％被氟化(即，阴离子中至少约80％的碳键合的取代基为氟原子)。更优选地，阴离子是全氟化的(即，完全氟化的，其中所有碳键合的取代基是氟原子)。包括优选的全氟化阴离子的所述阴离子可包括一个或多个链接杂原子(成链杂原子)或末端杂原子，诸如，例如，氮、氧或硫(如SF5、或SF4)。
通常，本发明的氟化阴离子由下式中的一个表示：
RfSO3 -    -O3SRf2SO3 -
(1)          (2)
其中Rf独立地为全氟烷基、氟烷基、氟芳基基团。Rf可为环状的或非环状的。一般地，Rf包括1到约12个碳原子，优选1到约8个，更优选1到约4个碳原子。Rf2独立地为全氟亚烷基、氟亚烷基、氟亚芳基基团。Rf2包括1到约10个碳原子，更优选2到约6个碳原子。Rf2也可为环状的或非环状的。氟芳基包括其中一些或所有氢原子被氟原子或全氟烷基基团取代的芳香环。
本发明的氟化阴离子的代表性例子包括但不限于全氟烷磺酸盐如CF3SO3 -、C4F9SO3 -、C6F13SO3 -、C8F17SO3 -、和环-C6F11SO3 -；氟芳基磺酸盐如4-CF3-C6H4SO3 -、3，5-(CF3)2C6H3SO3 -、和C6F5SO3 -；含杂原子的氟烷磺酸盐如CF3OCF2CF2SO3 -、(CF3)2NCF2CF2SO3 -、和SF5CF2CF2SO3 -；和双官能氟烷磺酸盐或氟芳基磺酸盐如-O3S(CF2)3SO3 -、-O3S(CF2)4SO3 -、-O3S(CF2)2O(CF2)2SO3 -、-O3SC6F4SO3 -和-O3SCF2CF2N(CF2CF2)2NCF2CF2SO3 -。
氟化阴离子可通过本领域公知的标准方法制备。这些方法包括以下参考文献中所述的阴离子前体制备方法，该文献的描述被引入本文作为参考：磺酸盐前体(美国专利5,176,943(Wou)、4,582,781(Chen等人)、3,476,753(Hanson)和2,732,398(Brice等人))；和在含氟化合物基团中具有链接的氧或氮的磺酸盐前体(美国专利5,514,493(Waddell等人))。氟化阴离子可为单官能或多官能的，即，可包含多于一个的磺酸盐基团，如双官能的或三官能的氟化阴离子等，优选地，氟化阴离子为单官能的或双官能的，更优选为单官能的。
抗静电剂
抗静电剂在环境条件下可为固体或液体。
为用作聚合物熔融添加剂，优选本发明的抗静电剂在约240℃和更高(更优选约280℃和更高)的温度下是稳定的。另外，为用于聚合物熔融添加剂应用中，优选抗静电剂在熔融加工温度下与绝缘材料是可互溶的(换句话说，优选抗静电剂的热分解温度(即，根据Test Method 1中描述的使用热重分析法(TGA)测定其中有5％或更多重量损失的温度)在这些温度以上。)
本发明的抗静电剂由下式表示：
[+N[(R1)4-y][[POA]R2]y]u[X-]
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元具有不相关的m’和不相关的R3，m’为1到4的整数。R3独立地为氢或低级烷基(即，包括1到4个碳原子)。R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子(如硫、氮、氧、氯、溴、或氟)的脂环芳基。并且y为1到4的整数，u为1到2的整数。X为上述式(1)或(2)所述的氟化阴离子。如果氟化阴离子为单官能的，u为1；如果氟化阴离子为双官能的，u为2。
本发明的抗静电剂可通过本领域公知的离子交换或复分解反应制备。例如，前体铵盐可与氟化磺酸盐阴离子的酸或盐在水溶液中结合。通过结合，使期望的产物(氟化磺酸盐阴离子的铵盐)分离(为液体或固体)或可优先地萃取到有机溶剂(如二氯甲烷)中。可通过过滤或液/液相分离使产物分离，然后用水洗，以彻底地除去副产物酸或盐(如果存在)，然后在真空下彻底干燥，以除去所有挥发物(包括水和有机溶剂，如果存在)。类似的复分解反应可在有机溶剂(如乙腈)中而非水中进行，在这种情况中，副产物盐通常优先地沉淀，而期望的产物盐保持溶解于有机溶剂(可使用标准实验技术使期望的产物从其中分离)中的状态。
有用的抗静电剂的代表性例子包括但不限于以下基团，其中POA重复单元数目是近似的：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C6H5CH2)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，其中C6H5CH2＝苄基，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CHCH3O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝5)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SC4F9]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CHCH3O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝8)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]][-O3SCF3]；(m+n+o＝15)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]][-O3SC4F9]；(m+n+o＝15)，
[N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH][(CH2CH2O)pH]][-O3SCF3]；(m+n+o+p＝20)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SCF2CF2CF2SO3 -]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SCF2CF2N(CF2CF2)2N CF2CF2SO3 -]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC6H4CF3]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC6F5]；(m+n＝15)，和[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SC6F4SO3 -]；(m+n＝15)；
绝缘材料
本发明的抗静电剂可用于涂层组合物或与多种绝缘材料一起使用(即，直接涂布到绝缘材料上)，条件是这些抗静电剂与涂层和/或绝缘材料是相容的。因此优选抗静电剂能作为静电消除剂很好地发挥作用而不对涂层和/或绝缘材料的其它性能有不利影响。
本发明的抗静电剂以涂层中的固体为基准，典型地为抗静电涂层的约0.1到约50重量％。
包括本发明的抗静电剂的抗静电涂层可从水或有机溶剂(包括粘合剂的溶液)施用到多种绝缘材料，所述绝缘材料包括摄影用的胶片或X线胶片、X射线屏幕、织物、纤维、电子元件、电子组装、压缩光盘、模制或吹制物体(如外科医生的大褂)，等。溶剂的选择随绝缘材料的不同而不同。
适合于局部处理的绝缘材料包括那些具有相对低的表面积和体积电导率且易于形成静电荷的材料。这些材料包括合成的和天然存在的聚合物(或其反应前体，例如，单官能或多官能的单体或寡聚物)，其本质上可为有机的或无机的；和陶瓷、玻璃、和陶瓷/聚合物复合材料、金属陶瓷、或其反应前体。
适合于与本发明的抗静电剂混合的绝缘材料包括热塑性材料、热固性材料、金属陶瓷、或反应前体。
适合的合成聚合物(其可为热塑性的或热固性的)包括日用塑料，诸如，例如，聚(氯乙烯)、聚乙烯(高密度、低密度、极低密度)、聚丙烯、聚丁烯、和聚苯乙烯；工程塑料，诸如，例如，聚酯(包括如聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、聚酰胺(脂肪族的、无定形的、芳香族的)、聚碳酸酯(例如，芳香族的聚碳酸酯如那些衍生自双酚A的)、聚甲醛、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯(例如聚(甲基丙烯酸甲酯))、一些改性聚苯乙烯(如苯乙烯-丙烯腈(SAN)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物)、高冲耐击性聚苯乙烯(SB)、氟塑料、和如聚(苯氧-聚苯乙烯和聚碳酸酯-ABS的混合物；高性能塑料，诸如，例如，液晶聚合物(LCP)、聚醚酮(PEK)、聚砜、聚酰亚胺和聚醚酰亚胺；热固性材料，诸如，例如，醇酸树脂、酚醛树脂、氨基树脂(如三聚氰胺和尿素树脂)、环氧树脂、不饱和聚酯(包括所谓的乙烯基酯)、聚氨基甲酸酯、烯丙基聚合物(如衍生自烯丙基二乙二醇碳酸酯的聚合物)、含氟弹性体、和聚丙烯酸酯；等；及其混合物。适合的天然存在的聚合物包括蛋白质材料如丝、羊毛、和皮革；和纤维素材料。
包括上述的那些热塑性聚合物和热固性聚合物是优选的绝缘材料，因为这些聚合物可用抗静电剂局部处理或可与抗静电剂组合(整批地)形成混合物。优选使得抗静电剂被熔融加工形成热塑性聚合物，因为这排除了危险溶剂和VOC的使用。优选地，热塑性聚合物在高温如约150℃以上(更优选约240℃以上，更优选约280℃以上)是可熔融加工的。优选的热塑性聚合物包括如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、乙烯和一种或多种α-烯烃的共聚物(如聚(乙烯-丁烯)和聚(乙烯-辛烯))、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酮、聚砜、聚苯乙烯、ABS共聚物、聚酰胺、含氟弹性体、及其混合物。更优选的是聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚(乙烯-辛烯)、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、及其混合物；最优选的是聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚(乙烯-辛烯)、聚(乙烯-丁烯)、聚氨基甲酸酯、及其混合物。
抗静电剂也可与单体、可固化寡聚物、或可固化聚合物混合，然后聚合或固化，以形成包含抗静电剂的交联热固性聚合物。优选的热固性聚合物包括聚氨基甲酸酯、环氧树脂和不饱和的聚酯。
本发明的抗静电剂可进一步使用本领域公知的技术施用于绝缘材料，所述技术例如为，但不限于，浸涂、喷涂、漩流式涂布、旋涂、挤出机料斗涂布、幕帘式淋涂、照相凹版涂布、气刀涂布等。涂层厚度作为绝缘材料的函数而变化。
组合物的制备和使用
优选地，本发明的组合物的制备可通过：(a)使至少一种抗静电剂和至少一种热塑性聚合物(选择性地，与其它添加剂一起)结合，然后对所得结合物进行熔融加工；或(b)使至少一种抗静电剂和至少一种热固性聚合物或金属陶瓷或其反应前体(选择性地，与其它添加剂一起)结合，然后使得到的结合物固化，固化选择性地使用热或光化辐射。制备组合物的可选择方法包括，例如(c)把包括至少一种抗静电剂的处理组合物施用于至少一种绝缘材料的至少一个表面的至少一部分；(d)使至少一种抗静电剂和至少一种绝缘材料溶解于至少一种溶剂中，然后铸塑或涂布所得溶液，并选择性地通过加热使溶剂蒸发；和(e)使至少一种抗静电剂和至少一种单体(选择性地，与包括溶剂的其它添加剂一起)化合，选择性地使用热或光化辐射使单体发生聚合。
为通过熔融加工形成熔融混合物，抗静电剂可例如立刻与粒状的或粉末状的聚合物混合，然后通过已知的方法进行熔融加工，所述方法为诸如，例如模制、熔融吹制、熔融纺丝、或熔融挤出。抗静电剂可直接与聚合物混合，或可以在聚合物中以抗静电剂的“母料”(浓缩)形式与聚合物混合。如果需要，可使抗静电剂的有机溶液与粉末状的或粒状的聚合物混合，然后干燥(以除去溶剂)，然后进行熔融加工。或者，可在例如挤出形成纤维或膜或模制形成制品之前立即把抗静电剂注入到熔融的聚合物物流中，以形成混合物。
熔融加工之后，可进行退火步骤，以增强抗静电特征的发展。除这个退火步骤之外，或作为这个退火步骤的替代，可使熔融加工的结合物(例如以膜或纤维的形式)在两个加热辊之间进行压花，其中的一个或两个辊可带有图案。退火步骤典型地在低于聚合物的熔融温度下进行(例如，在聚酰胺的情况中，在约100-220℃下进行约30秒到约5分钟)。在某些情况中，水分的存在可改善抗静电剂的有效性，虽然水分的存在对于得到抗静电特征的获得不是必要的。
加入到热塑性或热固性聚合物(或可选择地，加入到绝缘材料)中的抗静电剂的量应该足够实现对于具体应用所需的抗静电和排斥性。可凭经验决定加入量，并可根据需要或所希望的调节加入量以实现抗静电性能而不损害聚合物(或其它绝缘材料)的性质。通常，抗静电剂以聚合物(或其它绝缘材料)的重量为基准以约0.1到约50重量％(优选约0.5到约10重量％，更优选约0.75到约2.0重量％)的量加入。
在绝缘材料的局部处理中，抗静电剂可单独使用或以水悬剂、乳剂、或溶液的形式施用，或作为有机溶剂(或有机溶剂/水)溶液、悬浮液、或乳剂施用。有用的有机溶剂包括氯代烃、醇(如异丙醇)、酯、酮(如甲基乙基酮)、及其混合物。通常，溶剂溶液可包含约0.1到约50重量％或甚至最高为约90重量％的非挥发性固体(基于组分的总重量)。通常优选水悬剂、乳剂或溶液，其通常可包含的非挥发性固体的含量为约0.1到约50重量％，优选地约1到约10重量％(基于组分的总重量)。然而，可选择地，局部处理可通过(对至少一种绝缘材料的至少一个表面的至少一部分)施用包括至少一种抗静电剂的局部处理组合物进行，所述抗静电剂在使用或处理温度下为液体。这种局部处理加工可使用未添加溶剂的纯液体抗静电剂，并且因此从环境的角度考虑其优于抗静电剂的有机溶剂溶液。
包括抗静电剂的局部处理组合物可通过标准方法施用于绝缘材料，所述标准方法为诸如，例如喷雾、轧染、浸染、辊涂、刷涂、或尽染(然后选择地干燥被处理材料以除去任何残余的水或溶剂)。材料的形式可为模制品或吹制品、板、纤维(这样或以整体的形式，如纱、头(toe)、网、或粗纱，或以织造的纺织物如毯的形式)、编织和非织造物、膜等。
对于具体应用而言，局部处理的组合物可以以足够实现所需抗静电性能的量施用。这个量可凭经验确定，和可根据需要或所希望的调节以实现抗静电性能而不损害绝缘材料的性能。
可从本发明的组合物制成多种构造的任何一种，这些构造在可需要某些水平的抗静电特征的任何应用中得到应用。例如，本发明的组合物可用于制备膜和模制品或吹制品，以及可用于制造织物和非织造物的纤维(例如熔融吹制纤维或熔纺纤维，包括微纤维)。这些膜、模制品或吹制品、纤维和织物在多种环境条件下表现出抗静电特征，并可用于多种应用。
例如，包括本发明的组合物的模制品可通过标准方法(例如通过高温喷射成形)制备，特别是用作如汽车照明灯盖、透镜(包括镜片透镜)、电子设备(如计算机)的外壳或电路板、显示设备的屏幕、窗子(如飞机窗)等。包括本发明的组合物的膜可通过本领域通常使用的任何制造膜的方法制造。这些膜可为无孔的或多孔的(后者包括进行机械穿孔的膜)，根据所需性能特征选择孔的存在和大小。膜可用作例如摄影胶片、用于高架投影仪的透明薄膜、磁带背层、涂层的基底等。
包括本发明的组合物的纤维可用于制造织物或非织造物，这些织物用于如制造医用织物、医用和工业服装；用于制造服装、家具织物如地毯或毯的织物；和过滤介质如化学工艺过滤器或呼吸机。非织造的网或织物可通过用于生产熔融吹制网或纺粘网的工艺制备。例如，可使用与Wente在“Superfine Thermoplastic Fibers”Indus.Eng′g Chem.48，1342(1956)或Wente等人在“Manufacture of Superfine OrganicFibers”Naval Research Laboratories Report No.4364(1954)中描述的类似的工艺。由非织造物制成多层构造具有广泛的工业和商业用途，例如，用作医疗织物。这种多层构造的构造层的组成可根据所需的最终使用特征而改变，因此所述构造在许多有用的结合物中可包括两层或多层熔融吹制网和纺粘网，所述结合物为如那些在美国专利5,145,727(Potts等人)和5,149,576(Potts等人)中所描述的，所述文献的描述被引入本文作为参考。
用于本发明的组合物中的抗静电剂也可用作涂层(如聚合物或金属陶瓷涂层)的添加剂。这些涂层可抗静电，并可用于摄影工业或作为防护性涂层用于光学的或磁记录介质。
如果需要，本发明的组合物可进一步包含一种或多种通常用于本领域的常规添加剂，如染料、颜料、抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、表面活性剂、增塑剂、增粘剂、填料、及其混合物。特别是，在如熔融加成聚烯烃应用中可使用性能增强剂(例如，聚合物如聚丁烯)来改善抗静电特征。
实施例
参考如下非限制性实施例和测试方法将进一步详述本发明。除非另外说明，所有的份、百分比和比例以重量计。
实施例
表1.组分表
 组分   说明   来源/制备
 硫酸二甲酯   (CH<sub>3</sub>O)<sub>2</sub>SO<sub>2</sub>   Sigma-Aldrich，MilwaukeWisconsin
 ETHOQUAD<sup>TM</sup>C/25   [(C<sub>12</sub>H<sub>25</sub>)N<sup>+</sup>(CH<sub>3</sub>)[(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>m</sub>H][(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>n</sub>H]<sup>-</sup>Cl](m+n＝15)，在水中的～95％固体   Akzo Nobel Surface Chemistry LLC，Chicago，Illinois
 ETHOQUAD<sup>TM</sup>18/25   [(C<sub>18</sub>H<sub>37</sub>)N<sup>+</sup>(CH<sub>3</sub>)[(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>m</sub>H][(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>n</sub>H]<sup>-</sup>Cl](m+n＝15)，在水中的～95％固体   Akzo Nobel Surface Chemistry LLC
 ETHOMEEN<sup>TM</sup>C/15   [(C<sub>12</sub>H<sub>25</sub>)N[(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>m</sub>H][(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>O)<sub>n</sub>H]](m+n＝15)   Akzo Nobel Surface Chemistry LLC
 HQ-115<sup>TM</sup>   LiN(SO<sub>2</sub>CF<sub>3</sub>)<sub>2</sub>   Minnesota Mining and ManufacturingCompany，(3M)，St.Paul，MN
 异丙醇   CH<sub>3</sub>CH(OH)CH<sub>3</sub>   Sigma-Aldrich
 nonaflate锂   九氟丁基磺酸锂   3M
 triflate锂   三氟甲基磺酸锂(FC 122)   3M
 MEK   甲基乙基酮；2-丁酮；CH<sub>3</sub>C(O)C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>   Sigma-Aldrich
 二氯甲烷   二氯甲烷；CH<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>   Sigma-Aldrich
 NaHCO<sub>3</sub>   碳酸氢钠   Sigma-Aldrich
 PE 6806   ASPUN<sup>TM</sup> 6806聚乙烯，熔融流动指数为105   Dow Chemical Co.Midland，Michigan
 PP 3960   FINA<sup>TM</sup> 3960聚丙烯，熔融流动指数为约400   FINA Oil&Chemical Co.LaPorte，Texas
 PS440-200   MORTHANE<sup>TM</sup> PS440-200氨基甲酸乙酯   Moroton Thiokol Corp.Chicago，Illinois
测试方法
测试方法I-热重分析法(TGA)
使用由Perkin-Elmer Instruments of Norwalk，CT生产的Perkin-Elmer热重分析仪TGA7以每分钟10℃的温度坡度，通过热重分析法(TGA)在惰性氮气下测定每种盐的热分解。
测试方法II-静电荷逸散试验
使用这一方法测定非织造物、膜和模制片的静电荷逸散特征。测试材料被切为9cm×12cm的样品，保持在相对湿度(RH)约10％、25％和50％的条件下至少12小时。在22-25℃的温度测试材料。根据FederalTest Method Standard 10113、Method 4046“Antistatic Properties ofMaterials”，使用ETS Model 406C Static Decay Test Unit(由Electro-Tech Systems，Inc.，Glenside，PA生产)测量静电荷逸散时间。该装置通过使用高压(5000伏特)在平坦的试验材料的表面上诱导初始静电荷，使用场强计观测表面电压从5000伏特(或不论感生静电荷为多少)到为初始感生电荷的10％的衰减时间。这就是静电荷逸散时间。静电荷逸散时间越短，试验材料的抗静电性能越好。本发明的所有静电荷逸散时间的报导值为至少3次分别测定的平均值(平均静电衰减率)。报导值＞60秒表明测试样品的初始静电荷不能通过表面导电除去，其是不抗静电的。当测试样品没有接受约3000伏特或更多的电荷时，认为其没有充分地带电，是抗静电的。以相对湿度逐渐降低的顺序测试样品。如果平均静电衰减率的报导值＞60，不再对在更低相对湿度条件下的样品进行测试。
测试方法III-表面电阻系数的测试
表面电阻系数的测试根据ASTM Standard D-257；“D.C.Resistance or Conductance of Insulating Materials”的方法进行。使用装有Model 803B探针的ETS Model 872 Wide Range ResistanceMeter(Electro-Tech Systems，Inc.，Glenside，PA)在这些条件下测量表面电阻系数。该装置施加10伏特的外加电压穿过两个同心环电极，提供以欧姆/cm2为单元的表面电阻系数读数。该测量在22℃和相对湿度27％的条件下进行。
用于静电荷逸散试验的抗静电剂的制备和鉴定
抗静电剂1：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-OSO2CF3]；(m+n＝15)的制备
向装有机械搅拌器的1升烧瓶中加入72％的triflate锂(45.18克)和120.0mL水的水溶液。通过滴液漏斗在7分钟内向这一搅拌的溶液中加入200.0克的ETHOQUADTMC/25。得到的混合物在室温下搅拌1.5小时，转移到分液漏斗中，加入二氯甲烷(400毫升)萃取期望产物。二氯甲烷有机相用水(150ml)清洗。把有机相收集到1L圆底瓶中，并在60℃下减压浓缩1小时，然后在110℃下减压浓缩1小时，得到205.2g(96％产率)的棕色粘稠产物。这种产物用1H和13C NMR和热重分析法进行鉴定(从室温到分解的温度，以10℃/分钟的温度坡度)。
抗静电剂2：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)的制备
除在15分钟内向1升烧瓶中加入30.6克的nonaflate锂和125.0克的水和95.89克的ETHOQUADTMC/25，然后用200g的二氯甲烷萃取之外，以类似于制备抗静电剂1的方式制备抗静电剂2。有机层得到109.96克(93％产率)的产物，其用1H和13C NMR和热重分析法鉴定。
抗静电剂3：
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)的制备
除在15分钟内向1升烧瓶中加入13.43克的triflate锂的72％固体水溶液和125克的水，和65克的ETHOQUADTM18/25，然后用200g的二氯甲烷萃取之外，以类似于制备抗静电剂1的方式制备抗静电剂3。有机层得到63.77克(92.8％产率)的产物，其用1H和13C NMR和热重分析法进行鉴定。
抗静电剂4：
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)的制备
除在17分钟内向1升烧瓶中加入18.97克的nonaflate锂和125.0克的水和65克的ETHOQUADTM18/25，然后用200g的二氯甲烷萃取之外，以类似于制备抗静电剂1的方式制备抗静电剂4。有机层得到72.61克(93.1％收率)的产物，用1H和13C NMR和热重分析法进行鉴定。
抗静电剂5：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝5)的制备
把ETHOMEENTMC/15(100克)与NaHCO3(3克)加入到装有机械搅拌器的250mL的3颈圆底烧瓶中。烧瓶用氮气吹洗几分钟，放入硅油浴中，加热到110℃。通过滴液漏斗向圆底烧瓶中加入硫酸二甲酯(30.76克)，加入速度以保持温度在110℃(+/-3℃)为准。搅拌反应物过夜，最终得到：[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝5)。
除了向500mL烧瓶中加入65克的[C12H25N+(CH3)(CH2CH2O)mH(CH2CH2O)nH][-O3SOCH3]；(m+n＝5)、18.88克异丙醇、60.9克水和26.22克triflate锂(MW 216.67)之外，以类似于制备抗静电剂1的方式制备抗静电剂5。然后混合物用100g二氯甲烷萃取，并用60.9mL的水清洗。有机层得到59.95克(86.1％产率)的产物，其用1H和13C NMR和热重分析法进行鉴定。
把ETHOQUADTMC/25和ETHOQUADTM18/25的样品分别放入装有蒸馏设备的圆底烧瓶中，减压下在最高为150℃下加热1小时直到样品停止鼓泡，进行干燥。对这些脱水样品进行TGA分析。
表2.热重分析法数据
Figure C0282208000301
与脱水的ETHOQUADTMC/25(具有氯抗衡离子)相比，在200-320℃的加工范围内，抗静电剂1和2(具有与ETHOQUADTMC/25相同的铵阳离子，但具有含氟化合物抗衡离子)比ETHOQUADTMC/25的重量损失少。类似地，数据表明，与脱水的ETHOQUADTM18/25(具有氯抗衡离子)相比，在200-320℃下的加工范围内，抗静电剂3和4(具有与ETHOQUADTM18/25相同的铵阳离子，但具有含氟化合物抗衡离子)比ETHOQUADTMC/25的重量损失少。本发明的组合物的更大热稳定性增加了它们的可加工性，并使与挥发性材料的接触最小化。
非织造样品的通用制备方法
如下所述的非织造热塑性样品在具有25.4cm冲模的1.9厘米(cm)Brabender挤出机(C.W.Brabender，South Hackensack，NJ)上制造成为直径小于约10微米的吹制微纤维(描述于：Wente，Van A.，“SuperfineThermoplastic Fibers”，Industrial and Eng.Chemistry，Vol.48，No.8，1956，1342-1345页，和Naval Research Laboratory Report 111437，April15，1954)。对于PP 3960样品而言，第一挤出机区域设置在160℃，所有其它区域设置在270℃。冲模气温设置在275℃，在279℃记录熔融温度。对于PS 440-200样品而言，第一挤出机区域设置在162℃，所有其它区域设置在232℃。冲模气温设置在230℃，在230℃记录熔融温度。对于PE 6806样品而言，第一挤出机区域设置在145℃，所有其它区域设置在230℃。冲模气温设置在230℃，在230℃记录熔融温度。计量齿轮泵速度设置为70rpm。使冲模成形为具有0.763毫米(mm)的空隙和0.69mm的缩进。收集器距离为30.5cm，接收速度设置为递送得自基量为50克/m2的微纤维形成的熔融吹制非织造物。非织造样品保护在50％的相对湿度(23℃)条件下，并根据测试方法II测试静电荷逸散作用。
根据Davies，C.N.在“The separation of Airborne Dust andParticles”，Institute of Mechanical Engineers，London Proceedings，1B，1952中描述的方法计算有效纤维直径(EFD)。
实施例C1(比较实施例)
根据非织造物的通用制备方法，使用不含抗静电剂的PS 440-200聚氨基甲酸酯制备样品。静电荷逸散数据列于表3中。
实施例C2(比较实施例)
根据非织造物的通用制备方法，使用不含抗静电剂的PE 6806聚乙烯制备样品。静电荷逸散数据列于表4中。
实施例C3(比较实施例)
根据非织造物的通用制备方法，使用不含抗静电剂的PP 3960聚丙烯制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例C4(比较实施例)
根据非织造物的通用制备方法，使用具有1％ETHOQUADTMC/25的PP 3960聚丙烯制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例C5(比较实施例)
使用具有1％ETHOQUADTM18/25的PP 3960聚丙烯用通用方法制备非织造物1。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例1
根据非织造物的通用制备方法，使用PS 440-200聚氨基甲酸酯和2％抗静电剂1制备样品。静电荷逸散数据列于表3中。
实施例2
根据非织造物的通用制备方法，使用PE 6806聚乙烯和1％抗静电剂1制备样品。静电荷逸散数据列于表4中。
实施例3
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和1％抗静电剂1制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例4
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和0.75％的抗静电剂1制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例5
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和0.50％的抗静电剂1制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例6
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和1％的抗静电剂2制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例7
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和1％的抗静电剂4制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例8
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和1％的抗静电剂5制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
实施例9
根据非织造物的通用制备方法，使用PP 3960聚丙烯和1％抗静电剂3制备样品。静电荷逸散数据列于表5中。
表3
PS 440-200非织造物的静电荷逸散作用
Figure C0282208000331
*有效纤维直径
表4
PE 6806非织造物的静电荷逸散作用
Figure C0282208000332
*有效纤维直径
表5
PP 3960非织造物的静电荷逸散作用
Figure C0282208000333
Figure C0282208000341
*有效纤维直径
表面涂布的聚酯膜
实施例10
制备1％的溶于甲基乙基酮(MEK)中抗静电剂1的溶液。用移液管吸取约2mL的溶液到尺寸为25.5cm×17.8cm的聚酯膜片的顶部上。然后使用#12绕线棒拉下溶液覆盖到膜上。得到的涂层在强制通风烘箱中在65℃下干燥2.5分钟，根据上述测试方法III测试。结果列于表6中。
实施例11
制备6％的溶于甲基乙基酮(MEK)中抗静电剂1的溶液。用移液管吸取约2mL的溶液到尺寸为25.5cm×17.8cm的聚酯膜片的顶部上。然后使用#12绕线棒拉下溶液覆盖到膜上。得到的涂层在强制通风烘箱中在65℃下干燥2.5分钟，根据上述测试方法III测试。结果列于表6中。
实施例12
制备1％的溶于甲基乙基酮(MEK)中抗静电剂5的溶液。用移液管吸取约2mL的溶液到尺寸为25.5cm×17.8cm的聚酯膜片的顶部上。然后使用#12绕线棒拉下溶液覆盖到膜上。得到的涂层在强制通风烘箱中在65℃下干燥2.5分钟，根据上述测试方法III测试。结果列于表6中。
实施例13
制备6％的溶于甲基乙基酮(MEK)中抗静电剂5的溶液。用移液管吸取约2mL的溶液到尺寸为25.5cm×17.8cm的聚酯膜片的顶部上。然后使用#12绕线棒拉下溶液覆盖到膜上。得到的涂层在强制通风烘箱中在65℃下干燥2.5分钟，根据上述测试III测试。结果列于表6中。
表6
表面涂布的聚酯膜的表面电阻系数
  实施例   表面电阻系数(欧姆/cm<sup>2</sup>)
  10   1×10<sup>9</sup>
  11   6×10<sup>7</sup>
  12   2×10<sup>11</sup>
  13   2×10<sup>12</sup>
对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的多种修饰和改变并不脱离本发明的范围和精神。可以理解，本发明不受本文所述的示例性实施方案和实施例的不是当限制，这种实施例和实施方案只以举例的方式给出，本发明的范围仅由本文所述的权利要求书限制。

Claims (18)

1.一种包括聚合物盐的抗静电剂，所述聚合物盐由以下(a)和(b)组成：
(a)至少一种由下式表示的阳离子：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元独立地具有m’和R3，
m’为1到4的整数，
R3独立地为氢或低级烷基，
R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，
R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，和
y为1到4的整数；和
(b)由下式中的一个表示的氟化阴离子：
RfSO3 -     -O3SRf2SO3-
(1)        (2)
其中Rf独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基。
2.权利要求1的抗静电剂，其中脂环芳基中的所述杂原子选自硫、氮、氧、氯、溴、氟、或其混合物，而Rf中的所述杂原子选自硫、氮和氧。
3.权利要求1的抗静电剂，其中R1包括1到20个碳原子。
4.权利要求1的抗静电剂，其中R2为氢或包括1到10个碳原子。
5.权利要求1的抗静电剂，其中R3为氢或包括1到4个碳原子。
6.权利要求1的抗静电剂，其中Rf为环状的。
7.权利要求1的抗静电剂，其中所述阴离子选自全氟烷基磺酸盐、氟芳基磺酸盐、含杂原子的氟烷基磺酸盐、双官能的氟烷基磺酸盐、双官能的氟芳基磺酸盐、及其混合物。
8.权利要求1的抗静电剂，其中所述阴离子选自CF3SO3 -、C4F9SO3 -、C6F13SO3 -、C8F17SO3 -、环-C6F11SO3 -、4-CF3-C6H4SO3 -、3，5-(CF3)2C6H3SO3 -、C6F5SO3 -、CF3OCF2CF2SO3 -、(CF3)2NCF2CF2SO3 -、SF5CF2CF2SO3 -、-O3S(CF2)3SO3 -、-O3S(CF2)4SO3 -、-O3S(CF2)2O(CF2)2SO3 -、-O3SC6F4SO3 -、-O3SCF2CF2N(CF2CF2)2NCF2CF2SO3 -及其混合物。
9.权利要求1的抗静电剂，其中所述阳离子选自以下基团：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝15)，
[(C6H5CH2)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝15)，其中C6H5CH2＝苄基，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CHO)mH][(CH2CHCH3O)nH]]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]；(m+n＝5)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CHCH3O)mH]]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2CH2CH2O)mH]]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]]；(m＝8)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]]；(m+n+o＝15)，和
[N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH][(CH2CH2O)pH]]；(m+n+o+p＝20)；
其中聚氧化烯部分的数是近似的。
10.权利要求1的抗静电剂，其中所述聚合物盐选自以下基团：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C6H5CH2)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，其中C6H5CH2＝苄基，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CHCH3O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝5)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SC4F9]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CHCH3O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝8)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]][-O3SCF3]；(m+n+o＝15)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]][-O3SC4F9]；(m+n+o＝15)，
[N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH][(CH2CH2O)p、H]][-O3SCF3]；(m+n+o+p＝20)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SCF2CF2CF2SO3 -]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SCF2CF2N(CF2CF2)2NCF2CF2SO3 -]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC6H4CF3]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC6F5]；(m+n＝15)，和
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SC6F4SO3 -]；(m+n＝15)；
其中聚氧化烯部分的数是近似的。
11.一种包括(a)绝缘材料和(b)权利要求1的抗静电剂的基材。
12.一种包括涂有抗静电剂的绝缘材料的制品，所述抗静电剂包括一种聚合物盐，所述聚合物盐由以下(a)和(b)组成：
(a)至少一种由下式表示的阳离子：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元独立地具有m’和R3，
m’为1到4的整数，
R3独立地为氢或低级烷基，
R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，
R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，和
y为1到4的整数；和
(b)由下式中的一个表示的氟化阴离子：
RfSO3 -     -O3SRf2SO3 -
(1)         (2)
其中Rf独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基。
13.一种抗静电剂组合物，其包括以下(a)和(b)：
(a)一种包括聚合物盐的抗静电剂，所述聚合物盐由以下(i)和(ii)组成：
(i)至少一种由下式表示的阳离子：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元独立地具有m’和R3，
m’为1到4的整数，
R3独立地为氢或低级烷基，
R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，
R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，和
y为1到4的整数；和
(ii)由下式中的一个表示的氟化阴离子：
RfSO3 -      -O3SRf2SO3 -
(1)         (2)
其中Rf独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基；和
(b)至少一种绝缘材料。
14.权利要求13的抗静电组合物，其中所述聚合物盐选自以下基团：
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C6H5CH2)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，其中C6H5CH2＝苄基，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C18H37)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CHCH3O)nH]][-O3SC4F9]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SCF3]；(m+n＝5)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SC4F9]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CHCH3O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝15)，
[(C8H17)N+(CH3)2[(CH2CH2O)mH]][-O3SCF3]；(m＝8)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]][-O3SCF3]；(m+n+o＝15)，
[(C12H25)N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH]][-O3SC4F9]；(m+n+o＝15)，
[N+[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH][(CH2CH2O)oH][(CH2CH2O)pH]][-O3SO2CF3]；(m+n+o+p＝20)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SCF2CF2CF2SO3 -]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3S-CF2CF2-N(CF2CF2)2N-CF2CF2SO3 -]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC6H4CF3]；(m+n＝15)，
[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]][-O3SC6F5]；(m+n＝15)，和[(C12H25)N+(CH3)[(CH2CH2O)mH][(CH2CH2O)nH]]2[-O3SC6F4SO3 -]；(m+n＝15)；
其中聚氧化烯部分的数是近似的。
15.权利要求13的抗静电组合物，其中所述阴离子选自CF3SO3 -、C4F9SO3 -、C6F13SO3 -、C8F17SO3 -、环-C6F11SO3 -、4-CF3-C6H4SO3 -、3，5-(CF3)2C6H3SO3 -、C6F5SO3 -、CF3OCF2CF2SO3 -、(CF3)2NCF2CF2SO3 -、SF5CF2CF2SO3 -、-O3S(CF2)3SO3 -、-O3S(CF2)4SO3 -、-O3S(CF2)2O(CF2)2SO3 -、-O3SC6F4SO3 -和-O3SCF2CF2N(CF2CF2)2NCF2CF2SO3 -及其混合物。
16.权利要求13的抗静电组合物，其中所述绝缘材料是热塑性聚合物。
17.权利要求16的抗静电组合物，其中所述热塑性聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(乙烯-辛烯)、聚(乙烯-丁烯)、聚氨基甲酸酯及其混合物。
18.一种制备抗静电组合物的方法，该方法包括以下步骤：
(a)使以下(i)和(ii)组合：
(i)至少一种聚合物盐，所述聚合物盐由以下(A)和(B)组成：
(A)至少一种由下式表示的阳离子：
+N[(R1)4-y][[POA]R2]y
其中POA为均聚物或无规则的、嵌段的或交替的共聚物，POA包括2到50个由式((CH2)m’CH(R3)O)表示的单元，其中每个单元独立地具有m’和R3，
m’为1到4的整数，
R3独立地为氢或低级烷基，
R1独立地为烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，
R2独立地为氢、烷基、脂环基、芳基、烷基脂环基、芳基脂环基、或为选择性地包含一个或多个杂原子的脂环芳基，和
y为1到4的整数；和
(B)由下式中的一个表示的氟化阴离子：
RfSO3 -        -O3SRf2SO3 -
(1)           (2)
其中Rf独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到12个碳原子的全氟烷基、氟烷基、或氟芳基，Rf2独立地为含杂原子或不含杂原子的具有1到10个碳原子的全氟亚烷基、氟亚烷基、或氟亚芳基；和
(ii)至少一种热塑性聚合物；和
(b)对所得组合体进行熔融加工。
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