Παραγωγή ηλεκτροστατικού φορτίου

Η ικανότητα ενός στερεού να φέρει φορτίο εξαρτάται από τις επιφανειακές συνθήκες, τη διηλεκτρική σταθερά, την επιφανειακή αντίσταση και τη σχετική υγρασία του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Η ικανότητά του να φέρει φορτίο είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη διηλεκτρική σταθερά και τη σχετική υγρασία του και ευθέως ανάλογη με την επιφανειακή του αντίσταση. Το πρόσημο του φορτίου ποικίλλει ανάλογα με το υλικό. Τα υλικά με χαμηλότερες διηλεκτρικές σταθερές είναι θετικά φορτισμένα.

Οι μονωτικές ιδιότητες σχετίζονται με τη συσσώρευση στατικού ηλεκτρισμού. Η χημική δομή των περισσότερων πλαστικών τα αποκαλύπτει ως εξαιρετικά μονωτικά υλικά, γεγονός που τα καθιστά απαραίτητα υλικά για εξοπλισμό υψηλής συχνότητας, όπως τα ραντάρ. Επειδή τα περισσότερα πλαστικά έχουν χαμηλή επιφανειακή αγωγιμότητα, δεν μπορούν να διαχύσουν γρήγορα το ηλεκτρικό φορτίο, μια διαφορά μεταξύ πλαστικών και μετάλλων.

Κατά τη χρήση πλαστικών προϊόντων, ο στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να προκαλέσει διάφορα προβλήματα και να οδηγήσει σε σοβαρές, ακόμη και επικίνδυνες, συνέπειες. Οι πιο συνηθισμένοι κίνδυνοι περιλαμβάνουν: σοβαρή συσσώρευση βρωμιάς στις πλαστικές επιφάνειες· στατικός ηλεκτρισμός που προσελκύει σκόνη που επηρεάζει την ποιότητα ήχου των δίσκων· στατικός ηλεκτρισμός που προκαλεί μια δυσάρεστη αίσθηση «ηλεκτροπληξίας» σε άτομα που χρησιμοποιούν χαλιά από συνθετικές ίνες ή πλαστικά δάπεδα· στατική προσκόλληση μεταξύ πλαστικών μεμβρανών και φύλλων, διαταράσσοντας την κανονική παραγωγή· και συσσώρευση στερεάς σκόνης κατά τη μεταφορά της ροής του αέρα. Οι σπινθήρες εκκένωσης που δημιουργούνται από μεγάλες συσσωρεύσεις στατικού φορτίου μπορούν ακόμη και να αναφλέξουν μείγματα αέρα και σκόνης ή οργανικών διαλυτών, αποτελώντας αιτία πολλών καταστροφικών εκρήξεων.

Μέτρα για την καταστολή του ηλεκτροστατικού φορτίου

(1) Αύξηση της σχετικής υγρασίας: Καθώς αυξάνεται η υγρασία περιβάλλοντος των χυτευμένων προϊόντων, αυξάνεται και η επιφανειακή τους αγωγιμότητα, επιταχύνοντας έτσι την απαγωγή του φορτίου. Για παράδειγμα, όταν η σχετική υγρασία του πολυαμιδίου που απορροφά νερό είναι υψηλότερη από 65%, ουσιαστικά δεν υπάρχει στατικός ηλεκτρισμός. Αντίθετα, όταν η σχετική υγρασία είναι πολύ χαμηλότερη από 20%, τα προβλήματα ισορροπίας επιφανειακού φορτίου είναι αναπόφευκτα. Σε αυτήν την περίπτωση, το μόνο πραγματικά αποτελεσματικό μέτρο για την καταστολή του στατικού ηλεκτρισμού είναι η προσθήκη μιας αγώγιμης μήτρας για τη μείωση της ογκομετρικής αντίστασης.

(2) Αύξηση της αγωγιμότητας του αέρα:χρησιμοποιώντας έναν ιονιστή που λειτουργεί με βάση την αρχή του ηλεκτρισμού ή της ραδιενέργειας για την αύξηση της αγωγιμότητας του αέρα, έτσι ώστε το φορτίο να μπορεί να διαχυθεί γρήγορα στον αέρα του περιβάλλοντος.

(3) Αυξήστε την επιφανειακή αγωγιμότητα προσθέτοντας χημικά πρόσθετα (αντιστατικά μέσα) στα πλαστικά ή εφαρμόζοντάς τα στην επιφάνεια για να αυξήσετε την επιφανειακή αγωγιμότητα, διαχέοντας έτσι το στατικό φορτίο.

 Χημική δομή των αντιστατικών παραγόντων

Τα αντιστατικά μέσα είναι πρόσθετα που προστίθενται σε ενώσεις χύτευσης ή εφαρμόζονται στην επιφάνεια των χυτευμένων προϊόντων για τη μείωση της συσσώρευσης στατικού ηλεκτρισμού. Γενικά, με βάση τη μέθοδο εφαρμογής, τα αντιστατικά μέσα μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες κατηγορίες: εσωτερική και εξωτερική εφαρμογή.

2.Εσωτερικοί αντιστατικοί παράγοντες

Οι εσωτερικά προστιθέμενοι αντιστατικοί παράγοντες προστίθενται στα πολυμερή ως επιφανειοδραστικές ουσίες πριν ή κατά τη διάρκεια της χύτευσης. Όλα διαθέτουν επιφανειοδραστικά χαρακτηριστικά και μπορούν να μεταναστεύσουν και να συσσωματωθούν στην επιφάνεια των χυτευμένων μερών. Αυτά τα πρόσθετα περιέχουν τόσο υδρόφοβες όσο και υδρόφοβες ομάδες στα μόριά τους. Οι υδρόφοβες ομάδες έχουν μια ορισμένη συμβατότητα με το πολυμερές και μπορούν να προκαλέσουν την προσκόλληση των μορίων του στην επιφάνεια του προϊόντος, ενώ οι υδρόφιλες ομάδες λειτουργούν συνδεόμενες και ανταλλάσσοντας με μόρια νερού στην επιφάνεια του προϊόντος. Οι περισσότεροι αντιστατικοί παράγοντες με επιφανειοδραστικά χαρακτηριστικά μπορούν να ταξινομηθούν σε κατιονικούς, ανιονικούς και μη ιονικούς τύπους.

1.Κατιονικοί αντιστατικοί παράγοντες:Σε αυτόν τον τύπο αντιστατικού παράγοντα, το ενεργό μέρος του μορίου συνήθως περιέχει μια μεγάλη κατιονική ομάδα και συχνά μια μακρά αλκυλομάδα, όπως τεταρτοταγή άλατα αμμωνίου, τεταρτοταγή άλατα σουλφονίου ή τεταρτοταγή άλατα σουλφονίου. Τα ανιόντα σχηματίζονται γενικά κατά τη διάρκεια αντιδράσεων τεταρτοταγοποίησης, όπως χλωρίδια, μεθυλοθειικά και νιτρικά. Τα αντιστατικά άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου κυριαρχούν σε αυτήν την κατηγορία εμπορικών προϊόντων. Τα κατιονικά αντιστατικά μέσα είναι πιο αποτελεσματικά σε πολικές μήτρες (όπως πολυμερή PVC και στυρενίου). Ωστόσο, η χρήση τους είναι κάπως περιορισμένη λόγω των δυσμενών επιδράσεών τους στη θερμική σταθερότητα ορισμένων πολυμερών.

2. Ανιονικοί Αντιστατικοί Παράγοντες: Σε αυτόν τον τύπο αντιστατικού παράγοντα, το ενεργό μέρος του μορίου είναι ανιονικό. Τα αλκυλοσουλφονικά, θειικά, φωσφορικά, διθειοκαρβαμικά ή καρβοξυλικά άλατα συνήθως φέρουν μεγάλο αριθμό ανιόντων, ενώ τα κατιόντα είναι συνήθως ιόντα αλκαλικών μετάλλων και μερικές φορές ιόντα αλκαλικών γαιών. Για παράδειγμα, το αλκυλοσουλφονικό νάτριο χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία επειδή επιτυγχάνει ικανοποιητικά αντιστατικά αποτελέσματα σε πολυμερή πολυβινυλοχλωριδίου και πολυστυρενίου, αλλά η εφαρμογή του σε πολυολεφίνες έχει ορισμένους περιορισμούς.

3. Μη ιονικοί αντιστατικοί παράγοντεςΑυτά τα αντιστατικά μέσα έχουν μια επιφανειοδραστική μοριακή ομάδα που είναι αφόρτιστη και έχει πολύ χαμηλή πολικότητα (κυρίως εστέρες ή αιθέρες πολυαιθυλενογλυκόλης, εστέρες λιπαρών οξέων ή αιθανολαμίνες, μονο- ή διγλυκερίδια και αιθοξυλιωμένες λιπαρές αμίνες). Διατίθενται κυρίως στο εμπόριο ως υγρά ή κηροί χαμηλού σημείου μαλάκυνσης.

Η χαμηλή πολικότητα αυτών των προσθέτων τα καθιστά ιδανικά εσωτερικά αντιστατικά μέσα για πολυαιθυλένιο και πολυπροπυλένιο, και παρουσιάζουν επίσης υψηλή συμβατότητα. Διαφορετικοί τύποι πολυαιθυλενίου και πολυπροπυλενίου έχουν ποικίλες πυκνότητες, κρυσταλλικότητα και μικροσκοπικές μοριακές δομές. Επομένως, για να επιτευχθεί η βέλτιστη μοριακή δομή για κάθε αντιστατικό μέσο, ​​πρέπει να ρυθμιστεί το μήκος της αλκυλικής αλυσίδας και ο αριθμός των υδροξυλομάδων ή αιθερικών ομάδων στην ένωση. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορεί να διασφαλιστεί αποτελεσματικά το επιθυμητό αποτέλεσμα εφαρμογής. Για παράδειγμα, οι τυπικοί αντιστατικοί παράγοντες που χρησιμοποιούνται στο πολυπροπυλένιο είναι λιγότερο αποτελεσματικοί όταν εφαρμόζονται σε πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας και αντίστροφα.

 Αντιστατικός παράγοντας τύπου εξωτερικής επίστρωσης

Οι εξωτερικοί αντιστατικοί παράγοντες εφαρμόζονται στην επιφάνεια των χυτευμένων μερών με τη μορφή υδατικού ή αλκοολικού διαλύματος. Λόγω των διαφορετικών μεθόδων εφαρμογής, οι δομικές απαιτήσεις που αναφέρονται στους εσωτερικούς αντιστατικούς παράγοντες καθίστανται λιγότερο σημαντικές. Όλες οι επιφανειοδραστικές ενώσεις, καθώς και πολλές μη επιφανειοδραστικές υγροσκοπικές ουσίες (όπως η γλυκερίνη, οι πολυόλες και η πολυαιθυλενογλυκόλη), διαθέτουν αντιστατικές ιδιότητες σε ποικίλους βαθμούς και η αποτελεσματικότητα αυτών των ενώσεων δεν επηρεάζεται από τη συμβατότητά τους με το πολυμερές ή τη μετανάστευσή τους μέσα στο πολυμερές.