Generering av elektrostatisk laddning

Ett fast ämnes förmåga att bära en laddning beror på ytförhållanden, dielektricitetskonstant, ytresistivitet och den relativa fuktigheten i den omgivande miljön. Dess förmåga att bära en laddning är omvänt proportionell mot dess dielektriska konstant och relativa fuktighet, och direkt proportionell mot dess ytresistivitet. Laddningens tecken varierar beroende på materialet; material med lägre dielektriska konstanter är positivt laddade.

Isoleringsegenskaper är relaterade till uppbyggnad av statisk elektricitet. Den kemiska strukturen hos de flesta plaster visar att de är utmärkta isolatorer, vilket gör dem till viktiga material för högfrekvent utrustning som radar. Eftersom de flesta plaster har låg ytledningsförmåga kan de inte snabbt avleda elektrisk laddning, en skillnad mellan plast och metaller.

Vid användning av plastprodukter kan statisk elektricitet orsaka olika problem och leda till allvarliga, till och med farliga, konsekvenser. De vanligaste farorna inkluderar: kraftig smutsansamling på plastytor; statisk elektricitet som drar till sig damm vilket påverkar ljudkvaliteten på skivor; statisk elektricitet som orsakar en obehaglig "elektrisk stöt" hos personer som använder syntetfibermattor eller plastgolv; statisk vidhäftning mellan plastfilmer och ark, vilket stör normal produktion; och fast pulver som klumpar ihop sig under luftflödestransport. Urladdningsgnistor som genereras av stora ansamlingar av statisk elektricitet kan till och med antända blandningar av luft och damm eller organiska lösningsmedel, vilket kan orsaka många destruktiva explosioner.

Åtgärder för att undertrycka elektrostatisk laddning

(1) Ökning av relativ fuktighet: När den omgivande fuktigheten hos gjutna produkter ökar, ökar även deras ytledningsförmåga, vilket accelererar laddningsavledningen. Till exempel, när den relativa fuktigheten hos vattenabsorberande polyamid är högre än 65 %, finns det praktiskt taget ingen statisk elektricitet. Omvänt, när den relativa fuktigheten är mycket lägre än 20 %, är problem med ytladdningsbalansen oundvikliga. I detta fall är den enda verkligt effektiva åtgärden för att undertrycka statisk elektricitet att lägga till en ledande matris för att minska volymresistiviteten.

(2) Öka luftens konduktivitet:genom att använda en jonisator som arbetar enligt principen om elektricitet eller radioaktivitet för att öka luftens konduktivitet, så att laddningen snabbt kan avledas till den omgivande luften.

(3) Öka ytledningsförmågan genom att tillsätta kemiska tillsatser (antistatiska medel) till plaster eller applicera dem på ytan för att öka ytledningsförmågan och därigenom avleda statisk laddning.

 Kemisk struktur av antistatiska medel

Antistatiska medel är tillsatser som tillsätts i gjutmassor eller appliceras på ytan av gjutna produkter för att minska uppbyggnad av statisk elektricitet. Generellt sett kan antistatiska medel, baserat på appliceringsmetod, delas in i två huvudkategorier: intern och extern applicering.

2.Interna antistatiska medel

Internt tillsatta antistatiska medel tillsätts polymerer som tensider före eller under gjutning. De har alla ytaktiva egenskaper och kan migrera och aggregera på ytan av gjutna delar. Dessa tillsatser innehåller både hydrofila och hydrofoba grupper i sina molekyler. De hydrofoba grupperna har en viss kompatibilitet med polymeren och kan få dess molekyler att vidhäfta till produktens yta, medan de hydrofila grupperna fungerar genom att binda och utbyta med vattenmolekyler på produktytan. De flesta antistatiska medel med ytaktiva egenskaper kan klassificeras i katjoniska, anjoniska och nonjoniska typer.

1.Katjoniska antistatiska medel:I denna typ av antistatiskt medel innehåller den aktiva delen av molekylen vanligtvis en stor katjonisk grupp och ofta en lång alkylgrupp, såsom kvaternära ammoniumsalter, kvaternära sulfoniumsalter eller kvaternära sulfoniumsalter. Anjoner bildas vanligtvis under kvaterniseringsreaktioner, såsom klorider, metylsulfater och nitrater. Antistatiska medel i form av kvaternära ammoniumsalt dominerar denna kategori av kommersiella produkter. Katjoniska antistatiska medel är mest effektiva på polära matriser (såsom PVC och styrenpolymerer). Deras användning är dock något begränsad på grund av deras negativa effekter på den termiska stabiliteten hos vissa polymerer.

2. Anjoniska antistatiska medel: I denna typ av antistatiskt medel är den aktiva delen av molekylen anjonisk. Alkylsulfonater, sulfater, fosfater, ditiokarbamater eller karboxylater bär vanligtvis ett stort antal anjoner, medan katjonerna vanligtvis är alkalimetalljoner och ibland jordalkalimetalljoner. Till exempel används natriumalkylsulfonat i stor utsträckning inom industrin eftersom det uppnår tillfredsställande antistatiska effekter i polyvinylklorid och polystyrenpolymerer, men dess tillämpning i polyolefiner har vissa begränsningar.

3. Nonjoniska antistatiska medelDessa antistatiska medel har en ytaktiv molekylgrupp som är oladdad och har mycket låg polaritet (främst polyetylenglykolestrar eller -etrar, fettsyraestrar eller etanolaminer, mono- eller diglycerider och etoxylerade fettaminer). De levereras mestadels kommersiellt som vätskor eller vaxer med låg mjukningspunkt.

Den låga polariteten hos dessa tillsatser gör dem till idealiska interna antistatiska medel för polyeten och polypropen, och de uppvisar också hög kompatibilitet. Olika typer av polyeten och polypropen har varierande densiteter, kristallinitet och mikroskopiska molekylstrukturer. För att erhålla den optimala molekylstrukturen för varje antistatiskt medel måste därför alkylkedjans längd och antalet hydroxyl- eller etergrupper i föreningen justeras. Endast på detta sätt kan den önskade appliceringseffekten effektivt säkerställas. Till exempel är typiska antistatiska medel som används i polypropen mindre effektiva när de appliceras på lågdensitetspolyeten, och vice versa.

 Antistatiskt medel av extern beläggningstyp

Externa antistatiska medel appliceras på ytan av gjutna delar i form av en vattenlösning eller alkohollösning. På grund av de olika appliceringsmetoderna blir de strukturella kraven som nämns för interna antistatiska medel mindre viktiga. Alla ytaktiva föreningar, liksom många icke-ytaktiva hygroskopiska ämnen (såsom glycerin, polyoler och polyetylenglykol), har antistatiska egenskaper i varierande grad, och effektiviteten hos dessa föreningar påverkas inte av deras kompatibilitet med polymeren eller deras migration inom polymeren.