Generering af elektrostatisk ladning

Et fast stofs evne til at bære en ladning afhænger af overfladeforhold, dielektricitetskonstant, overflademodstand og den relative luftfugtighed i det omgivende miljø. Dets evne til at bære en ladning er omvendt proportional med dets dielektricitetskonstant og relative luftfugtighed og direkte proportional med dets overflademodstand. Ladningens fortegnet varierer afhængigt af materialet; materialer med lavere dielektricitetskonstanter er positivt ladede.

Isoleringsegenskaber er relateret til opbygning af statisk elektricitet. Den kemiske struktur af de fleste plasttyper afslører, at de er fremragende isolatorer, hvilket gør dem til essentielle materialer til højfrekvent udstyr såsom radar. Fordi de fleste plasttyper har lav overfladeledningsevne, kan de ikke hurtigt afgive elektrisk ladning, en forskel mellem plast og metaller.

Under brug af plastikprodukter kan statisk elektricitet forårsage forskellige problemer og føre til alvorlige, endda farlige, konsekvenser. De mest almindelige farer inkluderer: kraftig ophobning af snavs på plastikoverflader; statisk elektricitet, der tiltrækker støv, som påvirker lydkvaliteten af ​​plader; statisk elektricitet, der forårsager en ubehagelig "elektrisk stød"-fornemmelse hos personer, der bruger kunstfibertæpper eller plastikgulve; statisk elektricitet, der adhæser mellem plastikfilm og -plader, hvilket forstyrrer den normale produktion; og fast pulver, der klumper sammen under luftstrømstransport. Udladningsgnister, der genereres af store ophobninger af statisk elektricitet, kan endda antænde blandinger af luft og støv eller organiske opløsningsmidler, hvilket kan forårsage mange destruktive eksplosioner.

Foranstaltninger til at undertrykke elektrostatisk opladning

(1) Stigende relativ luftfugtighed: Når den omgivende luftfugtighed i støbte produkter stiger, øges deres overfladeledningsevne også, hvilket accelererer spredningen af ​​ladning. For eksempel, når den relative luftfugtighed i vandabsorberende polyamid er højere end 65%, er der praktisk talt ingen statisk elektricitet. Omvendt, når den relative luftfugtighed er meget lavere end 20%, er problemer med overfladeladningsbalancen uundgåelige. I dette tilfælde er den eneste virkelig effektive foranstaltning til at undertrykke statisk elektricitet at tilføje en ledende matrix for at reducere volumenmodstanden.

(2) Øg luftens ledningsevne:ved at bruge en ionisator, der fungerer efter princippet om elektricitet eller radioaktivitet, for at øge luftens ledningsevne, så ladningen hurtigt kan afgives til den omgivende luft.

(3) Øg overfladeledningsevnen ved at tilsætte kemiske tilsætningsstoffer (antistatiske midler) til plast eller ved at påføre dem på overfladen for at øge overfladeledningsevnen og derved aflede statisk ladning.

 Kemisk struktur af antistatiske midler

Antistatiske midler er tilsætningsstoffer, der tilsættes støbemasse eller påføres overfladen af ​​støbte produkter for at reducere opbygning af statisk elektricitet. Generelt kan antistatiske midler, baseret på påføringsmetoden, opdeles i to hovedkategorier: intern og ekstern påføring.

2.Interne antistatiske midler

Internt tilsatte antistatiske midler tilsættes polymerer som overfladeaktive stoffer før eller under støbning. De har alle overfladeaktive egenskaber og kan migrere og aggregere på overfladen af ​​støbte dele. Disse tilsætningsstoffer indeholder både hydrofile og hydrofobe grupper i deres molekyler. De hydrofobe grupper har en vis kompatibilitet med polymeren og kan få dens molekyler til at klæbe til produktets overflade, mens de hydrofile grupper fungerer ved at binde og udveksle med vandmolekyler på produktets overflade. De fleste antistatiske midler med overfladeaktive egenskaber kan klassificeres i kationiske, anioniske og ikke-ioniske typer.

1.Kationiske antistatiske midler:I denne type antistatisk middel indeholder den aktive del af molekylet typisk en stor kationisk gruppe og ofte en lang alkylgruppe, såsom kvaternære ammoniumsalte, kvaternære sulfoniumsalte eller kvaternære sulfoniumsalte. Anioner dannes generelt under kvaterniseringsreaktioner, såsom chlorider, methylsulfater og nitrater. Antistatiske midler i form af kvaternære ammoniumsalt dominerer denne kategori af kommercielle produkter. Kationiske antistatiske midler er mest effektive på polære matricer (såsom PVC og styrenpolymerer). Deres anvendelse er dog noget begrænset på grund af deres negative virkninger på den termiske stabilitet af visse polymerer.

2. Anioniske antistatiske midler: I denne type antistatisk middel er den aktive del af molekylet anionisk. Alkylsulfonater, sulfater, fosfater, dithiocarbamater eller carboxylater indeholder typisk et stort antal anioner, mens kationerne normalt er alkalimetalioner og undertiden jordalkalimetalioner. For eksempel anvendes natriumalkylsulfonat i vid udstrækning i industrien, fordi det opnår tilfredsstillende antistatiske effekter i polyvinylchlorid og polystyrenpolymerer, men dets anvendelse i polyolefiner har visse begrænsninger.

3. Nonioniske antistatiske midlerDisse antistatiske midler har en overfladeaktiv molekylgruppe, der er uladet og har meget lav polaritet (primært polyethylenglycolestere eller -ethere, fedtsyreestere eller ethanolaminer, mono- eller diglycerider og ethoxylerede fedtaminer). De leveres hovedsageligt kommercielt som væsker eller vokstyper med lavt blødgøringspunkt.

Den lave polaritet af disse additiver gør dem til ideelle interne antistatiske midler til polyethylen og polypropylen, og de udviser også høj kompatibilitet. Forskellige typer polyethylen og polypropylen har varierende densiteter, krystallinitet og mikroskopiske molekylære strukturer. For at opnå den optimale molekylære struktur for hvert antistatisk middel skal derfor længden af ​​alkylkæden og antallet af hydroxyl- eller ethergrupper i forbindelsen justeres. Kun på denne måde kan den ønskede påføringseffekt effektivt sikres. For eksempel er typiske antistatiske midler, der anvendes i polypropylen, mindre effektive, når de anvendes på lavdensitetspolyethylen, og omvendt.

 Antistatisk middel af udvendig belægningstype

Eksterne antistatiske midler påføres overfladen af ​​støbte dele i form af en vandig eller alkoholisk opløsning. På grund af de forskellige påføringsmetoder bliver de strukturelle krav, der er nævnt i interne antistatiske midler, mindre vigtige. Alle overfladeaktive forbindelser, såvel som mange ikke-overfladeaktive hygroskopiske stoffer (såsom glycerin, polyoler og polyethylenglycol), besidder antistatiske egenskaber i varierende grad, og effektiviteten af ​​disse forbindelser påvirkes ikke af deres kompatibilitet med polymeren eller deres migration inden i polymeren.