Xeración de carga electrostática

A capacidade dun sólido para transportar carga depende das condicións da superficie, da constante dieléctrica, da resistividade superficial e da humidade relativa do ambiente circundante. A súa capacidade para transportar carga é inversamente proporcional á súa constante dieléctrica e á súa humidade relativa, e directamente proporcional á súa resistividade superficial. O signo da carga varía dependendo do material; os materiais con constantes dieléctricas máis baixas teñen carga positiva.

As propiedades de illamento están relacionadas coa acumulación de electricidade estática. A estrutura química da maioría dos plásticos revela que son excelentes illantes, o que os converte en materiais esenciais para equipos de alta frecuencia como os radares. Debido a que a maioría dos plásticos teñen baixa condutividade superficial, non poden disipar rapidamente a carga eléctrica, unha diferenza entre os plásticos e os metais.

Durante o uso de produtos plásticos, a electricidade estática pode causar diversos problemas e levar a consecuencias graves, mesmo perigosas. Os perigos máis comúns inclúen: acumulación grave de sucidade nas superficies plásticas; electricidade estática que atrae o po, o que afecta á calidade do son dos discos; electricidade estática que causa unha desagradable sensación de "descarga eléctrica" ​​nas persoas que usan alfombras de fibra sintética ou pisos de plástico; adhesión estática entre películas e láminas de plástico, que interrompe a produción normal; e aglomeración de po sólido durante o transporte do fluxo de aire. As faíscas de descarga xeradas por grandes acumulacións de carga estática poden incluso inflamar mesturas de aire e po ou disolventes orgánicos, converténdose nunha causa de moitas explosións destrutivas.

Medidas para suprimir a carga electrostática

(1) Aumento da humidade relativa: a medida que aumenta a humidade ambiente dos produtos moldeados, a súa condutividade superficial tamén aumenta, acelerando así a disipación da carga. Por exemplo, cando a humidade relativa da poliamida absorbente de auga é superior ao 65 %, practicamente non hai electricidade estática. Pola contra, cando a humidade relativa é moito menor que o 20 %, os problemas de equilibrio de carga superficial son inevitables. Neste caso, a única medida realmente eficaz para suprimir a electricidade estática é engadir unha matriz condutiva para reducir a resistividade volumétrica.

(2) Aumentar a condutividade do aire:mediante o uso dun ionizador que funciona segundo o principio da electricidade ou da radioactividade para aumentar a condutividade do aire, de xeito que a carga se poida disipar rapidamente no aire ambiente.

(3) Aumentar a condutividade superficial engadindo aditivos químicos (axentes antiestáticos) aos plásticos ou aplicándoos á superficie para aumentar a condutividade superficial, disipando así a carga estática.

 Estrutura química dos axentes antiestáticos

Os axentes antiestáticos son aditivos que se engaden aos compostos de moldeo ou se aplican á superficie de produtos moldeados para reducir a acumulación de electricidade estática. Xeralmente, segundo o método de aplicación, os axentes antiestáticos pódense dividir en dúas categorías principais: aplicación interna e externa.

2.Axentes antiestáticos internos

Os axentes antiestáticos engadidos internamente engádense aos polímeros como surfactantes antes ou durante o moldeo. Todos eles posúen características tensioactivas e poden migrar e agregarse na superficie das pezas moldeadas. Estes aditivos conteñen grupos hidrófilos e hidrófobos nas súas moléculas. Os grupos hidrófobos teñen unha certa compatibilidade co polímero e poden facer que as súas moléculas se adhiran á superficie do produto, mentres que os grupos hidrófilos funcionan uníndose e intercambiándose con moléculas de auga na superficie do produto. A maioría dos axentes antiestáticos con características tensioactivas pódense clasificar en tipos catiónicos, aniónicos e non iónicos.

1.Axentes antiestáticos catiónicos:Neste tipo de axente antiestático, a parte activa da molécula contén normalmente un grupo catiónico grande e, a miúdo, un grupo alquilo longo, como sales de amonio cuaternario, sales de sulfonio cuaternario ou sales de sulfonio cuaternario. Os anións fórmanse xeralmente durante as reaccións de cuaternización, como os cloruros, os metilsulfatos e os nitratos. Os axentes antiestáticos de sales de amonio cuaternario dominan esta categoría de produtos comerciais. Os axentes antiestáticos catiónicos son máis eficaces en matrices polares (como o PVC e os polímeros de estireno). Non obstante, o seu uso é algo limitado debido aos seus efectos adversos sobre a estabilidade térmica de certos polímeros.

2. Axentes antiestáticos aniónicos: Neste tipo de axente antiestático, a parte activa da molécula é aniónica. Os sulfonatos, sulfatos, fosfatos, ditiocarbamatos ou carboxilatos de alquilo adoitan transportar un gran número de anións, mentres que os catións adoitan ser ións de metais alcalinos e, ás veces, ións de metais alcalinotérreos. Por exemplo, o alquilsulfonato de sodio úsase amplamente na industria porque consegue efectos antiestáticos satisfactorios en polímeros de cloruro de polivinilo e poliestireno, pero a súa aplicación en poliolefinas ten certas limitacións.

3. Axentes antiestáticos non iónicosEstes axentes antiestáticos teñen un grupo molecular tensioactivo que non está cargado e ten unha polaridade moi baixa (principalmente ésteres ou éteres de polietilenglicol, ésteres de ácidos graxos ou etanolaminas, mono ou diglicéridos e aminas graxas etoxiladas). Comercialmente, subministranse principalmente como líquidos ou ceras de baixo punto de abrandamento.

A baixa polaridade destes aditivos convérteos en axentes antiestáticos internos ideais para polietileno e polipropileno, e tamén presentan unha alta compatibilidade. Os diferentes tipos de polietileno e polipropileno teñen densidades, cristalinidade e estruturas moleculares microscópicas variables. Polo tanto, para obter a estrutura molecular óptima para cada axente antiestático, débese axustar a lonxitude da cadea alquilo e o número de grupos hidroxilo ou éter no composto. Só deste xeito pódese garantir eficazmente o efecto de aplicación desexado. Por exemplo, os axentes antiestáticos típicos empregados no polipropileno son menos eficaces cando se aplican ao polietileno de baixa densidade e viceversa.

 Tipo de revestimento externo axente antiestático

Os axentes antiestáticos externos aplícanse á superficie das pezas moldeadas en forma de solución acuosa ou alcohólica. Debido aos diferentes métodos de aplicación, os requisitos estruturais mencionados nos axentes antiestáticos internos perden importancia. Todos os compostos tensioactivos, así como moitas substancias higroscópicas non tensioactivas (como a glicerina, os poliois e o polietilenglicol), posúen propiedades antiestáticas en diversos graos, e a eficacia destes compostos non se ve afectada pola súa compatibilidade co polímero nin pola súa migración dentro do polímero.