Elektrostatiskā lādiņa ģenerēšana

Cietvielas spēja pārnest lādiņu ir atkarīga no virsmas apstākļiem, dielektriskās konstantes, virsmas pretestības un apkārtējās vides relatīvā mitruma. Tās spēja pārnest lādiņu ir apgriezti proporcionāla tās dielektriskajai konstantei un relatīvajam mitrumam un tieši proporcionāla tās virsmas pretestībai. Lādiņa zīme mainās atkarībā no materiāla; materiāli ar zemākām dielektriskajām konstantēm ir pozitīvi lādēti.

Izolācijas īpašības ir saistītas ar statiskās elektrības uzkrāšanos. Lielākās daļas plastmasu ķīmiskā struktūra atklāj, ka tās ir izcili izolatori, padarot tās par būtiskiem materiāliem augstfrekvences iekārtām, piemēram, radariem. Tā kā lielākajai daļai plastmasu ir zema virsmas vadītspēja, tās nevar ātri izkliedēt elektrisko lādiņu, kas ir atšķirība starp plastmasu un metālu.

Plastmasas izstrādājumu lietošanas laikā statiskā elektrība var radīt dažādas problēmas un novest pie nopietnām, pat bīstamām sekām. Visbiežāk sastopamie apdraudējumi ir: spēcīga netīrumu uzkrāšanās uz plastmasas virsmām; statiskā elektrība, kas pievelk putekļus, kas ietekmē ierakstu skaņas kvalitāti; statiskā elektrība, kas izraisa nepatīkamu "elektriskā trieciena" sajūtu cilvēkiem, kuri lieto sintētisko šķiedru paklājus vai plastmasas grīdas segumu; statiskā saķere starp plastmasas plēvēm un loksnēm, kas traucē normālu ražošanu; un cieta pulvera salipšana gaisa plūsmas laikā. Liela statiskā lādiņa uzkrāšanās radītās izlādes dzirksteles var pat aizdedzināt gaisa un putekļu vai organisko šķīdinātāju maisījumus, kļūstot par daudzu postošu sprādzienu cēloni.

Pasākumi elektrostatiskās lādiņa slāpēšanai

(1) Relatīvā mitruma palielināšana: palielinoties formēto izstrādājumu apkārtējās vides mitrumam, palielinās arī to virsmas vadītspēja, tādējādi paātrinot lādiņa izkliedi. Piemēram, ja ūdeni absorbējoša poliamīda relatīvais mitrums ir lielāks par 65%, statiskās elektrības praktiski nav. Savukārt, ja relatīvais mitrums ir ievērojami zemāks par 20%, virsmas lādiņa līdzsvara problēmas ir neizbēgamas. Šajā gadījumā vienīgais patiesi efektīvais pasākums statiskās elektrības nomākšanai ir vadošas matricas pievienošana, lai samazinātu tilpuma pretestību.

(2) Palieliniet gaisa vadītspēju:izmantojot jonizatoru, kas darbojas pēc elektrības vai radioaktivitātes principa, lai palielinātu gaisa vadītspēju, lai lādiņu varētu ātri izkliedēt apkārtējā gaisā.

(3) Palieliniet virsmas vadītspēju, pievienojot plastmasai ķīmiskas piedevas (antistatiskus līdzekļus) vai uzklājot tās uz virsmas, lai palielinātu virsmas vadītspēju, tādējādi izkliedējot statisko lādiņu.

 Antistatisko līdzekļu ķīmiskā struktūra

Antistatiskie līdzekļi ir piedevas, ko pievieno formēšanas masām vai uzklāj uz formēto izstrādājumu virsmas, lai samazinātu statiskās elektrības uzkrāšanos. Parasti, pamatojoties uz uzklāšanas metodi, antistatiskos līdzekļus var iedalīt divās galvenajās kategorijās: iekšējai un ārējai lietošanai.

2.Iekšējie antistatiskie līdzekļi

Iekšēji pievienotas antistatiskas vielas tiek pievienotas polimēriem kā virsmaktīvās vielas pirms formēšanas vai tās laikā. Tām visām piemīt virsmaktīvās īpašības, un tās var migrēt un agregēties uz formēto detaļu virsmas. Šīs piedevas savās molekulās satur gan hidrofilas, gan hidrofobas grupas. Hidrofobām grupām ir noteikta saderība ar polimēru un tās var izraisīt tā molekulu pielipšanu pie izstrādājuma virsmas, savukārt hidrofilās grupas darbojas, saistoties un apmainoties ar ūdens molekulām uz izstrādājuma virsmas. Lielāko daļu antistatisko līdzekļu ar virsmaktīvām īpašībām var iedalīt katjonu, anjonu un nejonu tipos.

1.Katjonu antistatiskie līdzekļi:Šāda veida antistatiskajos līdzekļos molekulas aktīvā daļa parasti satur lielu katjonu grupu un bieži vien garu alkilgrupu, piemēram, kvaternāros amonija sāļus, kvaternāros sulfonija sāļus vai kvaternāros sulfonija sāļus. Anjoni parasti veidojas kvaternizācijas reakciju laikā, piemēram, hlorīdi, metilsulfāti un nitrāti. Kvaternāro amonija sāļu antistatiskie līdzekļi dominē šajā komerciālo produktu kategorijā. Katjoniskie antistatiskie līdzekļi ir visefektīvākie uz polārām matricām (piemēram, PVC un stirola polimēriem). Tomēr to izmantošana ir nedaudz ierobežota to nelabvēlīgās ietekmes uz noteiktu polimēru termisko stabilitāti dēļ.

2. Anjonu antistatiskie līdzekļi: šāda veida antistatiskajos līdzekļos molekulas aktīvā daļa ir anjonu. Alkilsulfonāti, sulfāti, fosfāti, ditiokarbamāti vai karboksilāti parasti satur lielu skaitu anjonu, savukārt katjoni parasti ir sārmu metālu joni un dažreiz sārmzemju metālu joni. Piemēram, nātrija alkilsulfonātu plaši izmanto rūpniecībā, jo tas panāk apmierinošu antistatisku efektu polivinilhlorīda un polistirola polimēros, taču tā pielietojumam poliolefīnos ir zināmi ierobežojumi.

3. Nejonu antistatiskie līdzekļiŠiem antistatiskajiem līdzekļiem ir virsmaktīvā molekulārā grupa, kas nav lādēta un kurai ir ļoti zema polaritāte (galvenokārt polietilēnglikola esteri vai ēteri, taukskābju esteri vai etanolamīni, mono- vai diglicerīdi un etoksilēti taukskābju amīni). Tie galvenokārt tiek piegādāti komerciāli kā šķidrumi vai vaski ar zemu mīkstināšanas temperatūru.

Šo piedevu zemā polaritāte padara tās par ideāliem iekšējiem antistatiskiem līdzekļiem polietilēnam un polipropilēnam, un tām ir arī augsta saderība. Dažādiem polietilēna un polipropilēna veidiem ir atšķirīgs blīvums, kristāliskums un mikroskopiskā molekulārā struktūra. Tādēļ, lai iegūtu optimālu katra antistatiskā līdzekļa molekulāro struktūru, ir jāpielāgo alkilķēdes garums un hidroksil- vai ētera grupu skaits savienojumā. Tikai tādā veidā var efektīvi nodrošināt vēlamo pielietojuma efektu. Piemēram, tipiski antistatiski līdzekļi, ko izmanto polipropilēnā, ir mazāk efektīvi, ja tos uzklāj uz zema blīvuma polietilēna, un otrādi.

 Ārējā pārklājuma veids, antistatisks līdzeklis

Ārējie antistatiskie līdzekļi tiek uzklāti uz formēto detaļu virsmas ūdens vai spirta šķīduma veidā. Atšķirīgo uzklāšanas metožu dēļ iekšējo antistatisko līdzekļu strukturālās prasības kļūst mazāk svarīgas. Visiem virsmaktīvajiem savienojumiem, kā arī daudzām nevirsmaktīvajām higroskopiskajām vielām (piemēram, glicerīnam, polioliem un polietilēnglikolam) piemīt antistatiskas īpašības dažādās pakāpēs, un šo savienojumu efektivitāti neietekmē to saderība ar polimēru vai to migrācija polimērā.