Генериране на електростатичен заряд

Способността на твърдото тяло да пренася заряд зависи от повърхностните условия, диелектричната константа, повърхностното съпротивление и относителната влажност на околната среда. Способността му да пренася заряд е обратно пропорционална на диелектричната му константа и относителната влажност и право пропорционална на повърхностното му съпротивление. Знакът на заряда варира в зависимост от материала; материалите с по-ниски диелектрични константи са положително заредени.

Изолационните свойства са свързани с натрупването на статично електричество. Химическата структура на повечето пластмаси ги разкрива като отлични изолатори, което ги прави важни материали за високочестотно оборудване, като например радари. Тъй като повечето пластмаси имат ниска повърхностна проводимост, те не могат бързо да разсеят електрическия заряд, което е разлика между пластмасите и металите.

По време на употребата на пластмасови изделия, статичното електричество може да причини различни проблеми и да доведе до сериозни, дори опасни последици. Най-често срещаните опасности включват: силно натрупване на замърсявания върху пластмасови повърхности; статично електричество, привличащо прах, който влияе върху качеството на звука на плочите; статично електричество, причиняващо неприятно усещане за „токов удар“ при хора, използващи килими от синтетични влакна или пластмасови подови настилки; статично сцепление между пластмасови фолиа и листове, нарушаващо нормалното производство; и слепване на твърди прахове по време на въздушния поток. Искрите от разряда, генерирани от големи натрупвания на статичен заряд, могат дори да запалят смеси от въздух и прах или органични разтворители, превръщайки се в причина за много разрушителни експлозии.

Мерки за потискане на електростатичния заряд

(1) Увеличаване на относителната влажност: С увеличаване на влажността на околната среда на формованите продукти, тяхната повърхностна проводимост също се увеличава, като по този начин се ускорява разсейването на заряда. Например, когато относителната влажност на водоабсорбиращия полиамид е по-висока от 65%, практически няма статично електричество. Обратно, когато относителната влажност е много по-ниска от 20%, проблемите с баланса на повърхностния заряд са неизбежни. В този случай единствената наистина ефективна мярка за потискане на статичното електричество е добавянето на проводима матрица за намаляване на обемното съпротивление.

(2) Увеличете проводимостта на въздуха:чрез използване на йонизатор, който работи на принципа на електричество или радиоактивност, за да се увеличи проводимостта на въздуха, така че зарядът да може бързо да се разсее в околния въздух.

(3) Увеличете повърхностната проводимост чрез добавяне на химически добавки (антистатични агенти) към пластмасите или нанасянето им върху повърхността, за да увеличите повърхностната проводимост, като по този начин разсеете статичния заряд.

 Химична структура на антистатичните агенти

Антистатичните агенти са добавки, които се добавят към формовъчни смеси или се нанасят върху повърхността на формовани продукти, за да се намали натрупването на статично електричество. Като цяло, въз основа на метода на приложение, антистатичните агенти могат да бъдат разделени на две основни категории: за вътрешно и външно приложение.

2.Вътрешни антистатични агенти

Вътрешно добавените антистатични агенти се добавят към полимерите като повърхностноактивни вещества преди или по време на формоване. Всички те притежават повърхностноактивни характеристики и могат да мигрират и агрегират върху повърхността на формованите части. Тези добавки съдържат както хидрофилни, така и хидрофобни групи в молекулите си. Хидрофобните групи имат известна съвместимост с полимера и могат да доведат до прилепване на молекулите му към повърхността на продукта, докато хидрофилните групи функционират чрез свързване и обмен с водни молекули на повърхността на продукта. Повечето антистатични агенти с повърхностноактивни характеристики могат да бъдат класифицирани в катионни, анионни и нейонни.

1.Катионни антистатични агенти:При този тип антистатичен агент активната част на молекулата обикновено съдържа голяма катионна група и често дълга алкилова група, като например кватернерни амониеви соли, кватернерни сулфониеви соли или кватернерни сулфониеви соли. Анионите обикновено се образуват по време на реакции на кватернизация, като например хлориди, метил сулфати и нитрати. Антистатичните агенти с кватернерни амониеви соли доминират в тази категория търговски продукти. Катионните антистатични агенти са най-ефективни върху полярни матрици (като PVC и стиренови полимери). Използването им обаче е донякъде ограничено поради неблагоприятното им въздействие върху термичната стабилност на някои полимери.

2. Анионни антистатични агенти: При този тип антистатични агенти активната част на молекулата е анионна. Алкилсулфонатите, сулфатите, фосфатите, дитиокарбаматите или карбоксилатите обикновено носят голям брой аниони, докато катионите обикновено са алкални метални йони, а понякога и алкалоземни метални йони. Например, натриевият алкилсулфонат се използва широко в промишлеността, защото постига задоволителни антистатични ефекти в поливинилхлоридни и полистиренови полимери, но приложението му в полиолефини има определени ограничения.

3. Нейонни антистатични агентиТези антистатични агенти имат повърхностно активна молекулна група, която е незаредена и има много ниска полярност (главно полиетиленгликолови естери или етери, естери или етаноламини на мастни киселини, моно- или диглицериди и етоксилирани мастни амини). Те се предлагат в търговската мрежа най-вече като течности или восъци с ниска точка на омекване.

Ниската полярност на тези добавки ги прави идеални вътрешни антистатични агенти за полиетилен и полипропилен, а също така показват висока съвместимост. Различните видове полиетилен и полипропилен имат различна плътност, кристалност и микроскопични молекулярни структури. Следователно, за да се получи оптималната молекулярна структура за всеки антистатичен агент, дължината на алкилната верига и броят на хидроксилните или етерните групи в съединението трябва да се регулират. Само по този начин може да се осигури желаният ефект на приложение. Например, типичните антистатични агенти, използвани в полипропилена, са по-малко ефективни, когато се прилагат върху полиетилен с ниска плътност и обратно.

 Външно покритие тип антистатичен агент

Външните антистатични агенти се нанасят върху повърхността на формованите части под формата на воден или алкохолен разтвор. Поради различните методи на приложение, структурните изисквания, споменати при вътрешните антистатични агенти, губят значение. Всички повърхностноактивни съединения, както и много неповърхностноактивни хигроскопични вещества (като глицерин, полиоли и полиетиленгликол), притежават антистатични свойства в различна степен и ефективността на тези съединения не се влияе от тяхната съвместимост с полимера или от миграцията им в полимера.