Generació de càrrega electrostàtica

La capacitat d'un sòlid per transportar una càrrega depèn de les condicions de la superfície, la constant dielèctrica, la resistivitat superficial i la humitat relativa de l'entorn circumdant. La seva capacitat per transportar una càrrega és inversament proporcional a la seva constant dielèctrica i a la humitat relativa, i directament proporcional a la seva resistivitat superficial. El signe de la càrrega varia segons el material; els materials amb constants dielèctriques més baixes tenen càrrega positiva.

Les propietats d'aïllament estan relacionades amb l'acumulació d'electricitat estàtica. L'estructura química de la majoria de plàstics revela que són excel·lents aïllants, cosa que els converteix en materials essencials per a equips d'alta freqüència com ara el radar. Com que la majoria de plàstics tenen una baixa conductivitat superficial, no poden dissipar ràpidament la càrrega elèctrica, una diferència entre els plàstics i els metalls.

Durant l'ús de productes plàstics, l'electricitat estàtica pot causar diversos problemes i comportar conseqüències greus, fins i tot perilloses. Els perills més comuns inclouen: acumulació important de brutícia a les superfícies de plàstic; electricitat estàtica que atrau la pols que afecta la qualitat del so dels discos; electricitat estàtica que causa una desagradable sensació de "descàrrega elèctrica" ​​en persones que utilitzen catifes de fibra sintètica o terres de plàstic; adhesió estàtica entre pel·lícules i làmines de plàstic, que interromp la producció normal; i aglomeració de pols sòlida durant el transport del flux d'aire. Les espurnes de descàrrega generades per grans acumulacions de càrrega estàtica poden fins i tot encendre mescles d'aire i pols o dissolvents orgànics, convertint-se en una causa de moltes explosions destructives.

Mesures per suprimir la càrrega electrostàtica

(1) Augment de la humitat relativa: a mesura que augmenta la humitat ambiental dels productes modelats, també augmenta la seva conductivitat superficial, accelerant així la dissipació de la càrrega. Per exemple, quan la humitat relativa de la poliamida absorbent d'aigua és superior al 65%, pràcticament no hi ha electricitat estàtica. En canvi, quan la humitat relativa és molt inferior al 20%, els problemes d'equilibri de càrrega superficial són inevitables. En aquest cas, l'única mesura realment eficaç per suprimir l'electricitat estàtica és afegir una matriu conductora per reduir la resistivitat volumètrica.

(2) Augmentar la conductivitat de l'aire:mitjançant l'ús d'un ionitzador que funciona segons el principi de l'electricitat o la radioactivitat per augmentar la conductivitat de l'aire, de manera que la càrrega es pugui dissipar ràpidament a l'aire ambient.

(3) Augmentar la conductivitat superficial afegint additius químics (agents antiestàtics) als plàstics o aplicant-los a la superfície per augmentar la conductivitat superficial, dissipant així la càrrega estàtica.

 Estructura química dels agents antiestàtics

Els agents antiestàtics són additius que s'afegeixen als compostos de modelat o s'apliquen a la superfície dels productes modelats per reduir l'acumulació d'electricitat estàtica. Generalment, segons el mètode d'aplicació, els agents antiestàtics es poden dividir en dues categories principals: aplicació interna i externa.

2.Agents antiestàtics interns

Els agents antiestàtics afegits internament s'afegeixen als polímers com a tensioactius abans o durant el modelat. Tots ells posseeixen característiques tensioactives i poden migrar i agregar-se a la superfície de les peces modelades. Aquests additius contenen grups hidròfils i hidròfobs a les seves molècules. Els grups hidròfobs tenen una certa compatibilitat amb el polímer i poden fer que les seves molècules s'adhereixin a la superfície del producte, mentre que els grups hidròfils funcionen unint-se i intercanviant-se amb molècules d'aigua a la superfície del producte. La majoria dels agents antiestàtics amb característiques tensioactives es poden classificar en tipus catiònics, aniònics i no iònics.

1.Agents antiestàtics catiònics:En aquest tipus d'agent antiestàtic, la part activa de la molècula normalment conté un grup catiònic gran i sovint un grup alquil llarg, com ara sals d'amoni quaternari, sals de sulfoni quaternari o sals de sulfoni quaternari. Els anions es formen generalment durant les reaccions de quaternització, com ara clorurs, metilsulfats i nitrats. Els agents antiestàtics de sals d'amoni quaternari dominen aquesta categoria de productes comercials. Els agents antiestàtics catiònics són més eficaços en matrius polars (com ara PVC i polímers d'estirè). Tanmateix, el seu ús és una mica limitat a causa dels seus efectes adversos sobre l'estabilitat tèrmica de certs polímers.

2. Agents antiestàtics aniònics: En aquest tipus d'agent antiestàtic, la part activa de la molècula és aniònica. Els alquilsulfonats, sulfats, fosfats, ditiocarbamats o carboxilats solen portar un gran nombre d'anions, mentre que els cations solen ser ions de metalls alcalins i, de vegades, ions de metalls alcalinoterris. Per exemple, l'alquilsulfonat de sodi s'utilitza àmpliament a la indústria perquè aconsegueix efectes antiestàtics satisfactoris en polímers de clorur de polivinil i poliestirè, però la seva aplicació en poliolefines té certes limitacions.

3. Agents antiestàtics no iònicsAquests agents antiestàtics tenen un grup molecular tensioactiu sense càrrega i de polaritat molt baixa (principalment èsters o èters de polietilenglicol, èsters d'àcids grassos o etanolamines, mono o diglicèrids i amines grasses etoxilades). Es subministren principalment comercialment com a líquids o ceres de baix punt de reblaniment.

La baixa polaritat d'aquests additius els converteix en agents antiestàtics interns ideals per al polietilè i el polipropilè, i també presenten una alta compatibilitat. Els diferents tipus de polietilè i polipropilè tenen densitats, cristal·linitat i estructures moleculars microscòpiques variables. Per tant, per obtenir l'estructura molecular òptima per a cada agent antiestàtic, cal ajustar la longitud de la cadena alquil i el nombre de grups hidroxil o èter del compost. Només d'aquesta manera es pot garantir eficaçment l'efecte d'aplicació desitjat. Per exemple, els agents antiestàtics típics utilitzats en el polipropilè són menys eficaços quan s'apliquen al polietilè de baixa densitat, i viceversa.

 Revestiment extern tipus agent antiestàtic

Els agents antiestàtics externs s'apliquen a la superfície de les peces emmotllades en forma de solució aquosa o alcohòlica. A causa dels diferents mètodes d'aplicació, els requisits estructurals esmentats en els agents antiestàtics interns esdevenen menys importants. Tots els compostos tensioactius, així com moltes substàncies higroscòpiques no tensioactives (com la glicerina, els poliols i el polietilenglicol), posseeixen propietats antiestàtiques en diversos graus, i l'eficàcia d'aquests compostos no es veu afectada per la seva compatibilitat amb el polímer ni per la seva migració dins del polímer.