Generarea de sarcină electrostatică

Capacitatea unui solid de a transporta o sarcină depinde de condițiile de suprafață, constanta dielectrică, rezistivitatea suprafeței și umiditatea relativă a mediului înconjurător. Capacitatea sa de a transporta o sarcină este invers proporțională cu constanta sa dielectrică și umiditatea relativă și direct proporțională cu rezistivitatea sa suprafeței. Semnul sarcinii variază în funcție de material; materialele cu constante dielectrice mai mici sunt încărcate pozitiv.

Proprietățile de izolație sunt legate de acumularea de electricitate statică. Structura chimică a majorității materialelor plastice le arată a fi izolatori excelenți, ceea ce le face materiale esențiale pentru echipamentele de înaltă frecvență, cum ar fi radarul. Deoarece majoritatea materialelor plastice au o conductivitate superficială scăzută, acestea nu pot disipa rapid sarcina electrică, o diferență între materialele plastice și metale.

În timpul utilizării produselor din plastic, electricitatea statică poate cauza diverse probleme și poate duce la consecințe grave, chiar periculoase. Cele mai frecvente pericole includ: acumularea severă de murdărie pe suprafețele din plastic; electricitatea statică care atrage praful, afectând calitatea sunetului discurilor; electricitatea statică care provoacă o senzație neplăcută de „șoc electric” la persoanele care utilizează covoare din fibre sintetice sau pardoseli din plastic; aderența statică între foliile și foile de plastic, perturbând producția normală; și aglomerarea pulberii solide în timpul transportului fluxului de aer. Scânteile de descărcare generate de acumulările mari de sarcină statică pot chiar aprinde amestecuri de aer și praf sau solvenți organici, devenind o cauză a multor explozii distructive.

Măsuri pentru suprimarea încărcării electrostatice

(1) Creșterea umidității relative: Pe măsură ce umiditatea ambiantă a produselor turnate crește, conductivitatea lor superficială crește și ea, accelerând astfel disiparea sarcinii. De exemplu, atunci când umiditatea relativă a poliamidei care absoarbe apa este mai mare de 65%, practic nu există electricitate statică. În schimb, când umiditatea relativă este mult mai mică de 20%, problemele de echilibru al sarcinii superficiale sunt inevitabile. În acest caz, singura măsură cu adevărat eficientă pentru a suprima electricitatea statică este adăugarea unei matrice conductive pentru a reduce rezistivitatea volumică.

(2) Creșterea conductivității aerului:prin utilizarea unui ionizator care funcționează pe principiul electricității sau radioactivității pentru a crește conductivitatea aerului, astfel încât sarcina să poată fi disipată rapid în aerul înconjurător.

(3) Creșterea conductivității suprafeței prin adăugarea de aditivi chimici (agenți antistatici) la materialele plastice sau prin aplicarea acestora pe suprafață pentru a crește conductivitatea suprafeței, disipând astfel sarcina statică.

 Structura chimică a agenților antistatici

Agenții antistatici sunt aditivi care se adaugă la compușii de turnare sau se aplică pe suprafața produselor turnate pentru a reduce acumularea de electricitate statică. În general, pe baza metodei de aplicare, agenții antistatici pot fi împărțiți în două categorii principale: aplicare internă și externă.

2.Agenți antistatici interni

Agenții antistatici adăugați intern sunt adăugați polimerilor ca agenți tensioactivi înainte sau în timpul turnării. Toți posedă caracteristici tensioactive și pot migra și agrega pe suprafața pieselor turnate. Acești aditivi conțin atât grupări hidrofile, cât și hidrofobe în moleculele lor. Grupările hidrofobe au o anumită compatibilitate cu polimerul și pot determina moleculele acestuia să adere la suprafața produsului, în timp ce grupările hidrofile funcționează prin legarea și schimbul cu moleculele de apă de pe suprafața produsului. Majoritatea agenților antistatici cu caracteristici tensioactive pot fi clasificați în tipuri cationice, anionice și neionice.

1.Agenți antistatici cationici:În acest tip de agent antistatic, partea activă a moleculei conține de obicei o grupare cationică mare și adesea o grupare alchil lungă, cum ar fi sărurile cuaternare de amoniu, sărurile cuaternare de sulfoniu sau sărurile cuaternare de sulfoniu. Anionii se formează în general în timpul reacțiilor de cuaternizare, cum ar fi clorurile, sulfații de metil și nitrații. Agenții antistatici cu săruri cuaternare de amoniu domină această categorie de produse comerciale. Agenții antistatici cationici sunt cei mai eficienți pe matricile polare (cum ar fi polimerii de PVC și stiren). Cu toate acestea, utilizarea lor este oarecum limitată din cauza efectelor lor adverse asupra stabilității termice a anumitor polimeri.

2. Agenți antistatici anionici: În acest tip de agent antistatic, partea activă a moleculei este anionică. Alchilsulfonații, sulfații, fosfații, ditiocarbamații sau carboxilații conțin de obicei un număr mare de anioni, în timp ce cationii sunt de obicei ioni de metale alcaline și uneori ioni de metale alcalino-pământoase. De exemplu, alchilsulfonatul de sodiu este utilizat pe scară largă în industrie deoarece obține efecte antistatice satisfăcătoare în polimerii de clorură de polivinil și polistiren, dar aplicarea sa în poliolefine are anumite limitări.

3. Agenți antistatici neioniciAcești agenți antistatici au o grupare moleculară tensioactivă, neîncărcată și cu polaritate foarte scăzută (în principal esteri sau eteri de polietilen glicol, esteri de acizi grași sau etanolamine, mono- sau digliceride și amine grase etoxilate). Aceștia sunt comercializați în mare parte sub formă de lichide sau ceruri cu punct de înmuiere scăzut.

Polaritatea scăzută a acestor aditivi îi face agenți antistatici interni ideali pentru polietilenă și polipropilenă și prezintă, de asemenea, o compatibilitate ridicată. Diferite tipuri de polietilenă și polipropilenă au densități, cristalinitate și structuri moleculare microscopice variabile. Prin urmare, pentru a obține structura moleculară optimă pentru fiecare agent antistatic, trebuie ajustate lungimea lanțului alchil și numărul de grupări hidroxil sau eter din compus. Numai în acest fel se poate asigura eficient efectul dorit al aplicării. De exemplu, agenții antistatici tipici utilizați în polipropilenă sunt mai puțin eficienți atunci când sunt aplicați pe polietilenă de joasă densitate și invers.

 Tip de acoperire externă, agent antistatic

Agenții antistatici externi se aplică pe suprafața pieselor turnate sub formă de soluție apoasă sau alcoolică. Datorită diferitelor metode de aplicare, cerințele structurale menționate la agenții antistatici interni devin mai puțin importante. Toți compușii tensioactivi, precum și multe substanțe higroscopice netensioactive (cum ar fi glicerina, poliolii și polietilen glicolul), posedă proprietăți antistatice în grade diferite, iar eficacitatea acestor compuși nu este afectată de compatibilitatea lor cu polimerul sau de migrarea lor în interiorul polimerului.