स्थिर विद्युत आवेश का उत्पादन

किसी ठोस की आवेश धारण करने की क्षमता उसकी सतह की स्थितियों, परावैद्युत स्थिरांक, सतह प्रतिरोधकता और आसपास के वातावरण की सापेक्ष आर्द्रता पर निर्भर करती है। इसकी आवेश धारण करने की क्षमता परावैद्युत स्थिरांक और सापेक्ष आर्द्रता के व्युत्क्रमानुपाती तथा सतह प्रतिरोधकता के समांतर समानुपाती होती है। आवेश का चिन्ह पदार्थ के अनुसार बदलता रहता है; कम परावैद्युत स्थिरांक वाले पदार्थ धनात्मक आवेशित होते हैं।

ऊष्मारोधक गुण स्थिर विद्युत के संचय से संबंधित होते हैं। अधिकांश प्लास्टिक की रासायनिक संरचना उन्हें उत्कृष्ट ऊष्मारोधक बनाती है, जिससे वे रडार जैसे उच्च आवृत्ति वाले उपकरणों के लिए आवश्यक सामग्री बन जाते हैं। चूंकि अधिकांश प्लास्टिक की सतह चालकता कम होती है, इसलिए वे विद्युत आवेश को शीघ्रता से विघटित नहीं कर सकते, यही प्लास्टिक और धातुओं के बीच का अंतर है।

प्लास्टिक उत्पादों के उपयोग के दौरान, स्थैतिक विद्युत विभिन्न समस्याएं पैदा कर सकती है और गंभीर, यहां तक ​​कि खतरनाक परिणाम भी दे सकती है। सबसे आम खतरों में शामिल हैं: प्लास्टिक की सतहों पर धूल का अत्यधिक जमाव; स्थैतिक विद्युत द्वारा धूल का आकर्षित होना जिससे रिकॉर्ड की ध्वनि गुणवत्ता प्रभावित होती है; सिंथेटिक फाइबर कालीन या प्लास्टिक फर्श का उपयोग करने वाले लोगों में स्थैतिक विद्युत के कारण अप्रिय "बिजली के झटके" जैसी अनुभूति; प्लास्टिक फिल्मों और शीटों के बीच स्थैतिक आसंजन, जिससे सामान्य उत्पादन बाधित होता है; और वायु प्रवाह के दौरान ठोस पाउडर का आपस में चिपक जाना। स्थैतिक आवेश के बड़े संचय से उत्पन्न चिंगारी हवा और धूल के मिश्रण या कार्बनिक विलायकों को भी प्रज्वलित कर सकती है, जिससे कई विनाशकारी विस्फोट हो सकते हैं।

इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज को दबाने के उपाय

(1) सापेक्ष आर्द्रता में वृद्धि: ढाले गए उत्पादों की परिवेशीय आर्द्रता बढ़ने पर, उनकी सतह चालकता भी बढ़ जाती है, जिससे आवेश का क्षय तेज हो जाता है। उदाहरण के लिए, जब जल-अवशोषक पॉलीएमाइड की सापेक्ष आर्द्रता 65% से अधिक होती है, तो व्यावहारिक रूप से कोई स्थैतिक विद्युत नहीं होती है। इसके विपरीत, जब सापेक्ष आर्द्रता 20% से काफी कम होती है, तो सतह आवेश संतुलन की समस्याएँ अपरिहार्य हो जाती हैं। इस स्थिति में, स्थैतिक विद्युत को कम करने का एकमात्र प्रभावी उपाय एक चालक मैट्रिक्स को जोड़ना है ताकि आयतन प्रतिरोधकता कम हो सके।

(2) हवा की चालकता बढ़ाना:आयनक का उपयोग करके, जो हवा की चालकता को बढ़ाने के लिए विद्युत या रेडियोधर्मिता के सिद्धांत पर काम करता है, ताकि आवेश को आसपास की हवा में तेजी से फैलाया जा सके।

(3) प्लास्टिक में रासायनिक योजक (एंटीस्टैटिक एजेंट) मिलाकर या सतह पर लगाकर सतह चालकता बढ़ाना, जिससे स्थैतिक आवेश का क्षय होता है।

 एंटीस्टैटिक एजेंटों की रासायनिक संरचना

स्थैतिक विद्युत के संचय को कम करने के लिए मोल्डिंग यौगिकों में मिलाए जाने वाले या ढाले गए उत्पादों की सतह पर लगाए जाने वाले योजक पदार्थ एंटीस्टैटिक एजेंट होते हैं। सामान्यतः, अनुप्रयोग विधि के आधार पर, एंटीस्टैटिक एजेंटों को दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: आंतरिक और बाहरी अनुप्रयोग।

2.आंतरिक एंटीस्टैटिक एजेंट

पॉलिमर में आंतरिक रूप से मिलाए जाने वाले एंटीस्टैटिक एजेंट, मोल्डिंग से पहले या उसके दौरान सर्फेक्टेंट के रूप में मिलाए जाते हैं। इन सभी में सतह-सक्रिय गुण होते हैं और ये ढाले गए भागों की सतह पर स्थानांतरित और एकत्रित हो सकते हैं। इन योजकों के अणुओं में हाइड्रोफिलिक और हाइड्रोफोबिक दोनों समूह होते हैं। हाइड्रोफोबिक समूहों की पॉलिमर के साथ एक निश्चित अनुकूलता होती है और वे इसके अणुओं को उत्पाद की सतह से चिपकने में मदद कर सकते हैं, जबकि हाइड्रोफिलिक समूह उत्पाद की सतह पर मौजूद जल अणुओं के साथ बंध कर उनका आदान-प्रदान करते हैं। सतह-सक्रिय गुणों वाले अधिकांश एंटीस्टैटिक एजेंटों को धनायनिक, ऋणायनिक और गैर-आयनिक प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है।

1.धनायनिक प्रतिस्थैतिक अभिकर्मक:इस प्रकार के एंटीस्टैटिक एजेंट में, अणु के सक्रिय भाग में आमतौर पर एक बड़ा धनायनिक समूह और अक्सर एक लंबा एल्काइल समूह होता है, जैसे कि चतुर्धातुक अमोनियम लवण, चतुर्धातुक सल्फोनियम लवण या चतुर्धातुक सल्फोनियम लवण। चतुर्धातुकीकरण अभिक्रियाओं के दौरान आमतौर पर क्लोराइड, मिथाइल सल्फेट और नाइट्रेट जैसे ऋणायन बनते हैं। इस श्रेणी के व्यावसायिक उत्पादों में चतुर्धातुक अमोनियम लवण एंटीस्टैटिक एजेंट प्रमुख हैं। धनायनिक एंटीस्टैटिक एजेंट ध्रुवीय मैट्रिक्स (जैसे पीवीसी और स्टाइरीन पॉलिमर) पर सबसे अधिक प्रभावी होते हैं। हालांकि, कुछ पॉलिमर की ऊष्मीय स्थिरता पर उनके प्रतिकूल प्रभावों के कारण उनका उपयोग कुछ हद तक सीमित है।

2. आयनिक प्रतिस्थैतिक अभिकर्मक: इस प्रकार के प्रतिस्थैतिक अभिकर्मक में अणु का सक्रिय भाग आयनिक होता है। एल्किल सल्फोनेट, सल्फेट, फॉस्फेट, डाइथियोकार्बामेट या कार्बोक्सिलेट में आमतौर पर बड़ी संख्या में ऋणायन होते हैं, जबकि धनायन आमतौर पर क्षार धातु आयन होते हैं, और कभी-कभी क्षारीय पृथ्वी धातु आयन भी होते हैं। उदाहरण के लिए, सोडियम एल्किल सल्फोनेट का उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि यह पॉलीविनाइल क्लोराइड और पॉलीस्टाइरीन पॉलिमर में संतोषजनक प्रतिस्थैतिक प्रभाव प्राप्त करता है, लेकिन पॉलीओलेफिन में इसके अनुप्रयोग की कुछ सीमाएँ हैं।

3. नॉनआयनिक एंटीस्टैटिक एजेंटइन एंटीस्टैटिक एजेंटों में एक सतह-सक्रिय आणविक समूह होता है जो अनावेशित होता है और जिसकी ध्रुवीयता बहुत कम होती है (मुख्यतः पॉलीइथिलीन ग्लाइकॉल एस्टर या ईथर, फैटी एसिड एस्टर या इथेनॉलएमाइन, मोनो- या डाइग्लिसराइड और एथोक्सिलेटेड फैटी एमाइन)। ये अधिकतर व्यावसायिक रूप से तरल या कम गलनांक वाले मोम के रूप में उपलब्ध होते हैं।

इन योजकों की कम ध्रुवीयता इन्हें पॉलीइथिलीन और पॉलीप्रोपाइलीन के लिए आदर्श आंतरिक रोधी एजेंट बनाती है, और ये उच्च अनुकूलता भी प्रदर्शित करते हैं। विभिन्न प्रकार के पॉलीइथिलीन और पॉलीप्रोपाइलीन के घनत्व, क्रिस्टलीयता और सूक्ष्म आणविक संरचनाएँ भिन्न-भिन्न होती हैं। इसलिए, प्रत्येक रोधी एजेंट के लिए इष्टतम आणविक संरचना प्राप्त करने के लिए, यौगिक में एल्काइल श्रृंखला की लंबाई और हाइड्रॉक्सिल या ईथर समूहों की संख्या को समायोजित करना आवश्यक है। केवल इसी तरह वांछित अनुप्रयोग प्रभाव को प्रभावी ढंग से सुनिश्चित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पॉलीप्रोपाइलीन में उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट रोधी एजेंट कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन पर कम प्रभावी होते हैं, और इसके विपरीत भी।

 बाह्य कोटिंग प्रकार का एंटीस्टैटिक एजेंट

ढाले गए भागों की सतह पर बाह्य रोधी एजेंटों को जलीय या अल्कोहलिक विलयन के रूप में लगाया जाता है। अनुप्रयोग विधियों में भिन्नता के कारण, आंतरिक रोधी एजेंटों में उल्लिखित संरचनात्मक आवश्यकताएँ कम महत्वपूर्ण हो जाती हैं। सभी सतह-सक्रिय यौगिकों के साथ-साथ कई गैर-सतह-सक्रिय आर्द्रता-अवशोषक पदार्थों (जैसे ग्लिसरीन, पॉलीओल्स और पॉलीइथिलीन ग्लाइकॉल) में भी अलग-अलग मात्रा में रोधी गुण होते हैं, और इन यौगिकों की प्रभावशीलता बहुलक के साथ उनकी अनुकूलता या बहुलक के भीतर उनके स्थानांतरण से प्रभावित नहीं होती है।