Penjanaan cas elektrostatik

Keupayaan pepejal untuk membawa cas bergantung pada keadaan permukaan, pemalar dielektrik, kerintangan permukaan dan kelembapan relatif persekitaran sekitar. Keupayaannya untuk membawa cas adalah berkadar songsang dengan pemalar dielektrik dan kelembapan relatifnya, dan berkadar terus dengan kerintangan permukaannya. Tanda cas berbeza-beza bergantung pada bahan; bahan dengan pemalar dielektrik yang lebih rendah bercas positif.

Sifat penebat berkaitan dengan pembentukan elektrik statik. Struktur kimia kebanyakan plastik menunjukkan ia sebagai penebat yang sangat baik, menjadikannya bahan penting untuk peralatan frekuensi tinggi seperti radar. Oleh kerana kebanyakan plastik mempunyai kekonduksian permukaan yang rendah, ia tidak dapat menghilangkan cas elektrik dengan cepat, perbezaan antara plastik dan logam.

Semasa penggunaan produk plastik, elektrik statik boleh menyebabkan pelbagai masalah dan membawa kepada akibat yang serius, malah berbahaya. Bahaya yang paling biasa termasuk: pengumpulan kotoran yang teruk pada permukaan plastik; elektrik statik yang menarik habuk yang menjejaskan kualiti bunyi rakaman; elektrik statik menyebabkan sensasi "kejutan elektrik" yang tidak menyenangkan pada orang yang menggunakan permaidani gentian sintetik atau lantai plastik; lekatan statik antara filem dan kepingan plastik, mengganggu pengeluaran biasa; dan serbuk pepejal yang terkumpul bersama semasa pengangkutan aliran udara. Percikan api yang dihasilkan oleh pengumpulan cas statik yang besar juga boleh menyalakan campuran udara dan habuk atau pelarut organik, menjadi punca banyak letupan yang merosakkan.

Langkah-langkah untuk menyekat cas elektrostatik

(1) Peningkatan kelembapan relatif：Apabila kelembapan ambien produk yang dibentuk meningkat, kekonduksian permukaannya juga meningkat, sekali gus mempercepatkan pelesapan cas. Contohnya, apabila kelembapan relatif poliamida penyerap air lebih tinggi daripada 65%, secara praktikalnya tiada elektrik statik. Sebaliknya, apabila kelembapan relatif jauh lebih rendah daripada 20%, masalah imbangan cas permukaan tidak dapat dielakkan. Dalam kes ini, satu-satunya langkah yang benar-benar berkesan untuk menyekat elektrik statik adalah dengan menambah matriks konduktif untuk mengurangkan kerintangan isipadu.

(2) Meningkatkan kekonduksian udara:dengan menggunakan pengion yang berfungsi berdasarkan prinsip elektrik atau radioaktiviti untuk meningkatkan kekonduksian udara, supaya cas dapat dihamburkan dengan cepat ke udara ambien.

(3) Tingkatkan kekonduksian permukaan dengan menambah bahan tambahan kimia (agen antistatik) pada plastik atau menggunakannya pada permukaan untuk meningkatkan kekonduksian permukaan, sekali gus menghilangkan cas statik.

 Struktur Kimia Ejen Antistatik

Agen antistatik ialah bahan tambahan yang ditambah pada sebatian pengacuan atau disapu pada permukaan produk yang dibentuk untuk mengurangkan pengumpulan elektrik statik. Secara amnya, berdasarkan kaedah aplikasi, agen antistatik boleh dibahagikan kepada dua kategori utama: aplikasi dalaman dan luaran.

2.Ejen Antistatik Dalaman

Agen antistatik yang ditambah secara dalaman ditambah kepada polimer sebagai surfaktan sebelum atau semasa pengacuan. Kesemuanya mempunyai ciri-ciri aktif permukaan dan boleh berhijrah dan beragregat pada permukaan bahagian yang dibentuk. Bahan tambahan ini mengandungi kumpulan hidrofilik dan hidrofobik dalam molekulnya. Kumpulan hidrofobik mempunyai keserasian tertentu dengan polimer dan boleh menyebabkan molekulnya melekat pada permukaan produk, manakala kumpulan hidrofilik berfungsi dengan mengikat dan bertukar dengan molekul air pada permukaan produk. Kebanyakan agen antistatik dengan ciri-ciri aktif permukaan boleh dikelaskan kepada jenis kationik, anionik dan bukan ionik.

1.Ejen Antistatik Kationik:Dalam jenis agen antistatik ini, bahagian aktif molekul biasanya mengandungi kumpulan kationik yang besar dan selalunya kumpulan alkil yang panjang, seperti garam ammonium kuaterner, garam sulfonium kuaterner, atau garam sulfonium kuaterner. Anion biasanya terbentuk semasa tindak balas kuaternerisasi, seperti klorida, metil sulfat, dan nitrat. Agen antistatik garam ammonium kuaterner mendominasi kategori produk komersial ini. Agen antistatik kationik paling berkesan pada matriks kutub (seperti polimer PVC dan stirena). Walau bagaimanapun, penggunaannya agak terhad disebabkan oleh kesan buruknya terhadap kestabilan terma polimer tertentu.

2. Ejen Antistatik Anionik: Dalam jenis agen antistatik ini, bahagian aktif molekulnya ialah anionik. Alkil sulfonat, sulfat, fosfat, ditiokarbamat atau karboksilat biasanya membawa sejumlah besar anion, manakala kationnya biasanya ion logam alkali dan kadangkala ion logam alkali tanah. Contohnya, natrium alkil sulfonat digunakan secara meluas dalam industri kerana ia mencapai kesan antistatik yang memuaskan dalam polimer polivinil klorida dan polistirena, tetapi aplikasinya dalam poliolefin mempunyai batasan tertentu.

3. Agen antistatik bukan ionikAgen antistatik ini mempunyai kumpulan molekul aktif permukaan yang tidak bercas dan mempunyai kekutuban yang sangat rendah (terutamanya ester atau eter polietilena glikol, ester asid lemak atau etanolamina, mono- atau digliserida dan amina lemak tertoksilasi). Ia kebanyakannya dibekalkan secara komersial sebagai cecair atau lilin takat pelembutan rendah.

Kekutuban rendah bahan tambahan ini menjadikannya agen antistatik dalaman yang ideal untuk polietilena dan polipropilena, dan ia juga menunjukkan keserasian yang tinggi. Jenis polietilena dan polipropilena yang berbeza mempunyai ketumpatan, kekristalan, dan struktur molekul mikroskopik yang berbeza-beza. Oleh itu, untuk mendapatkan struktur molekul yang optimum bagi setiap agen antistatik, panjang rantai alkil dan bilangan kumpulan hidroksil atau eter dalam sebatian mesti diselaraskan. Hanya dengan cara ini kesan aplikasi yang diingini dapat dipastikan dengan berkesan. Contohnya, agen antistatik biasa yang digunakan dalam polipropilena kurang berkesan apabila digunakan pada polietilena berketumpatan rendah, dan sebaliknya.

 Agen antistatik jenis salutan luaran

Agen antistatik luaran digunakan pada permukaan bahagian yang dibentuk dalam bentuk larutan akueus atau alkohol. Disebabkan oleh kaedah aplikasi yang berbeza, keperluan struktur yang disebut dalam agen antistatik dalaman menjadi kurang penting. Semua sebatian aktif permukaan, serta banyak bahan higroskopik bukan aktif permukaan (seperti gliserin, poliol dan polietilena glikol), mempunyai sifat antistatik pada tahap yang berbeza-beza, dan keberkesanan sebatian ini tidak terjejas oleh keserasiannya dengan polimer atau penghijrahannya dalam polimer.