Генерација електростатичког наелектрисања

Способност чврсте материје да носи наелектрисање зависи од површинских услова, диелектричне константе, површинске отпорности и релативне влажности околне средине. Њена способност да носи наелектрисање је обрнуто пропорционална њеној диелектричној константи и релативној влажности, а директно пропорционална њеној површинској отпорности. Знак наелектрисања варира у зависности од материјала; материјали са нижим диелектричним константама су позитивно наелектрисани.

Изолациона својства су повезана са накупљањем статичког електрицитета. Хемијска структура већине пластике показује да су одлични изолатори, што их чини неопходним материјалима за високофреквентну опрему као што је радар. Пошто већина пластике има ниску површинску проводљивост, не може брзо да расипа електрични набој, што је разлика између пластике и метала.

Током употребе пластичних производа, статички електрицитет може изазвати разне проблеме и довести до озбиљних, чак и опасних последица. Најчешће опасности укључују: велико накупљање прљавштине на пластичним површинама; статички електрицитет који привлачи прашину која утиче на квалитет звука плоча; статички електрицитет који изазива непријатан осећај „електричног удара“ код људи који користе тепихе од синтетичких влакана или пластичне подове; статичко приањање између пластичних фолија и плоча, што омета нормалну производњу; и чврсти прах који се згрушава током протока ваздуха. Варнице пражњења настале великим накупљањем статичког наелектрисања могу чак запалити смеше ваздуха и прашине или органских растварача, што постаје узрок многих разорних експлозија.

Мере за сузбијање електростатичког наелектрисања

(1) Повећање релативне влажности: Како се повећава влажност околине обликованих производа, повећава се и њихова површинска проводљивост, чиме се убрзава расипање наелектрисања. На пример, када је релативна влажност полиамида који апсорбује воду већа од 65%, практично нема статичког електрицитета. Насупрот томе, када је релативна влажност знатно нижа од 20%, проблеми са равнотежом површинског наелектрисања су неизбежни. У овом случају, једина заиста ефикасна мера за сузбијање статичког електрицитета је додавање проводне матрице ради смањења запреминске отпорности.

(2) Повећајте проводљивост ваздуха:коришћењем јонизатора који ради на принципу електрицитета или радиоактивности ради повећања проводљивости ваздуха, тако да се наелектрисање може брзо распршити у околни ваздух.

(3) Повећати површинску проводљивост додавањем хемијских адитива (антистатичких средстава) пластици или њиховим наношењем на површину ради повећања површинске проводљивости, чиме се расипа статичко наелектрисање.

 Хемијска структура антистатичких средстава

Антистатичка средства су адитиви који се додају масама за калуповање или наносе на површину калупованих производа како би се смањило накупљање статичког електрицитета. Генерално, на основу начина примене, антистатичка средства се могу поделити у две главне категорије: за унутрашњу и спољашњу примену.

2.Унутрашњи антистатички агенси

Интерно додати антистатички агенси се додају полимерима као сурфактанти пре или током обликовања. Сви они поседују површински активне карактеристике и могу мигрирати и агрегирати на површини обликованих делова. Ови адитиви садрже и хидрофилне и хидрофобне групе у својим молекулима. Хидрофобне групе имају одређену компатибилност са полимером и могу проузроковати да се његови молекули прилепе за површину производа, док хидрофилне групе функционишу тако што се везују и размењују са молекулима воде на површини производа. Већина антистатичких агенаса са површински активним карактеристикама може се класификовати у катјонске, анјонске и нејонске типове.

1.Катјонски антистатици:Код ове врсте антистатичког средства, активни део молекула обично садржи велику катјонску групу и често дугачку алкил групу, као што су кватернарне амонијумове соли, кватернарне сулфонијумове соли или кватернарне сулфонијумове соли. Анјони се генерално формирају током реакција кватернизације, као што су хлориди, метил сулфати и нитрати. Антистатичка средства на бази кватернарних амонијумових соли доминирају у овој категорији комерцијалних производа. Катјонска антистатичка средства су најефикаснија на поларним матрицама (као што су ПВЦ и стиренски полимери). Међутим, њихова употреба је донекле ограничена због њихових негативних ефеката на термичку стабилност одређених полимера.

2. Анјонски антистатички агенси: Код ове врсте антистатичког средства, активни део молекула је анионски. Алкил сулфонати, сулфати, фосфати, дитиокарбамати или карбоксилати обично носе велики број ањона, док су катјони обично јони алкалних метала, а понекад и јони земноалкалних метала. На пример, натријум алкил сулфонат се широко користи у индустрији јер постиже задовољавајуће антистатичке ефекте у поливинилхлоридним и полистиренским полимерима, али његова примена у полиолефинима има одређена ограничења.

3. Нејонски антистатициОви антистатички агенси имају површински активну молекуларну групу која је ненаелектрисана и има веома ниску поларност (углавном естри или етри полиетилен гликола, естри масних киселина или етаноламини, моно- или диглицериди и етоксиловани масни амини). Углавном се комерцијално испоручују као течности или воскови са ниском тачком омекшавања.

Ниска поларност ових адитива чини их идеалним интерним антистатичким средствима за полиетилен и полипропилен, а такође показују и високу компатибилност. Различите врсте полиетилена и полипропилена имају различите густине, кристалност и микроскопске молекуларне структуре. Стога, да би се добила оптимална молекуларна структура за свако антистатичко средство, дужина алкил ланца и број хидроксилних или етарских група у једињењу морају се подесити. Само на тај начин се може ефикасно осигурати жељени ефекат примене. На пример, типична антистатичка средства која се користе у полипропилену су мање ефикасна када се примењују на полиетилен ниске густине и обрнуто.

 Спољни премаз, антистатичко средство

Спољашња антистатичка средства се наносе на површину обликованих делова у облику воденог или алкохолног раствора. Због различитих метода примене, структурни захтеви поменути код унутрашњих антистатичких средстава постају мање важни. Сва површински активна једињења, као и многе неповршински неактивне хигроскопне супстанце (као што су глицерин, полиоли и полиетилен гликол), поседују антистатичка својства у различитом степену, а ефикасност ових једињења није под утицајем њихове компатибилности са полимером или њихове миграције унутар полимера.