Elektrostatik yük oluşumu

Bir katının yük taşıma yeteneği, yüzey koşullarına, dielektrik sabitine, yüzey direncine ve çevredeki ortamın bağıl nemine bağlıdır. Yük taşıma yeteneği, dielektrik sabiti ve bağıl nem ile ters orantılı, yüzey direnci ile ise doğru orantılıdır. Yükün işareti, malzemeye bağlı olarak değişir; düşük dielektrik sabitine sahip malzemeler pozitif yüklüdür.

Yalıtım özellikleri, statik elektrik birikimiyle ilişkilidir. Çoğu plastiğin kimyasal yapısı, onları mükemmel yalıtkanlar olarak ortaya koyar ve bu da onları radar gibi yüksek frekanslı ekipmanlar için vazgeçilmez malzemeler haline getirir. Çoğu plastiğin yüzey iletkenliği düşük olduğundan, elektrik yükünü hızlı bir şekilde dağıtamazlar; bu da plastikler ve metaller arasındaki bir farktır.

Plastik ürünlerin kullanımı sırasında statik elektrik çeşitli sorunlara yol açabilir ve ciddi, hatta tehlikeli sonuçlara neden olabilir. En yaygın tehlikeler şunlardır: plastik yüzeylerde aşırı kir birikmesi; statik elektriğin tozu çekmesi ve plakların ses kalitesini etkilemesi; sentetik elyaf halı veya plastik zemin kullanan kişilerde statik elektriğin neden olduğu hoş olmayan "elektrik çarpması" hissi; plastik filmler ve levhalar arasında statik yapışma ve normal üretimi aksatması; ve hava akımıyla taşıma sırasında katı tozun topaklanması. Büyük miktarda statik yükün oluşturduğu deşarj kıvılcımları, hava ve toz veya organik çözücü karışımlarını bile tutuşturarak birçok yıkıcı patlamaya neden olabilir.

Elektrostatik yükü bastırmaya yönelik önlemler

(1) Artan bağıl nem: Kalıplanmış ürünlerin ortam nemi arttıkça, yüzey iletkenlikleri de artar ve böylece yükün dağılması hızlanır. Örneğin, su emici poliamidin bağıl nemi %65'in üzerinde olduğunda, neredeyse hiç statik elektrik oluşmaz. Tersine, bağıl nem %20'nin çok altında olduğunda, yüzey yük dengesi sorunları kaçınılmazdır. Bu durumda, statik elektriği bastırmanın tek gerçekten etkili önlemi, hacim direncini azaltmak için iletken bir matris eklemektir.

(2) Havanın iletkenliğini artırın:Elektrik veya radyoaktivite prensibiyle çalışan bir iyonlaştırıcı kullanarak havanın iletkenliğini artırır ve böylece yükün ortam havasına hızla dağılmasını sağlar.

(3) Yüzey iletkenliğini artırmak için plastiklere kimyasal katkı maddeleri (antistatik maddeler) eklemek veya bunları yüzeye uygulamak suretiyle yüzey iletkenliğini artırmak ve böylece statik yükü dağıtmak.

 Antistatik Maddelerin Kimyasal Yapısı

Antistatik maddeler, statik elektrik birikimini azaltmak için kalıplama bileşiklerine eklenen veya kalıplanmış ürünlerin yüzeyine uygulanan katkı maddeleridir. Genel olarak, uygulama yöntemine bağlı olarak, antistatik maddeler iki ana kategoriye ayrılabilir: iç ve dış uygulama.

2.Dahili Antistatik Maddeler

İçten eklenen antistatik maddeler, kalıplama öncesinde veya sırasında polimerlere yüzey aktif madde olarak eklenir. Hepsi yüzey aktif özelliklere sahiptir ve kalıplanmış parçaların yüzeyinde göç edebilir ve bir araya gelebilirler. Bu katkı maddeleri moleküllerinde hem hidrofilik hem de hidrofobik gruplar içerir. Hidrofobik gruplar polimerle belirli bir uyumluluğa sahiptir ve moleküllerinin ürün yüzeyine yapışmasına neden olabilirken, hidrofilik gruplar ürün yüzeyindeki su molekülleriyle bağlanarak ve yer değiştirerek işlev görür. Yüzey aktif özelliklere sahip çoğu antistatik madde katyonik, anyonik ve noniyonik tiplere ayrılabilir.

1.Katyonik Antistatik Maddeler:Bu tip antistatik maddelerde, molekülün aktif kısmı tipik olarak büyük bir katyonik grup ve genellikle uzun bir alkil grubu içerir; örneğin, kuaterner amonyum tuzları, kuaterner sülfonyum tuzları veya kuaterner sülfonyum tuzları. Anyonlar genellikle klorürler, metil sülfatlar ve nitratlar gibi kuaternizasyon reaksiyonları sırasında oluşur. Ticari ürünlerin bu kategorisinde kuaterner amonyum tuzu antistatik maddeler baskındır. Katyonik antistatik maddeler polar matrislerde (PVC ve stiren polimerleri gibi) en etkilidir. Bununla birlikte, bazı polimerlerin termal stabilitesi üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle kullanımları biraz sınırlıdır.

2. Anyonik Antistatik Maddeler: Bu tip antistatik maddelerde, molekülün aktif kısmı anyoniktir. Alkil sülfonatlar, sülfatlar, fosfatlar, ditiyokarbamatlar veya karboksilatlar tipik olarak çok sayıda anyon taşırken, katyonlar genellikle alkali metal iyonları ve bazen de alkali toprak metal iyonlarıdır. Örneğin, sodyum alkil sülfonat, polivinil klorür ve polistiren polimerlerinde tatmin edici antistatik etkiler sağladığı için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak poliolefinlerdeki uygulaması bazı sınırlamalara sahiptir.

3. Noniyonik antistatik maddelerBu antistatik maddeler, yüksüz ve çok düşük polariteye sahip yüzey aktif bir moleküler gruba sahiptir (çoğunlukla polietilen glikol esterleri veya eterleri, yağ asidi esterleri veya etanolaminler, mono- veya digliseritler ve etoksillenmiş yağ aminleri). Çoğunlukla ticari olarak sıvı veya düşük yumuşama noktalı mumlar halinde temin edilirler.

Bu katkı maddelerinin düşük polaritesi, onları polietilen ve polipropilen için ideal iç antistatik ajanlar haline getirir ve ayrıca yüksek uyumluluk gösterirler. Farklı polietilen ve polipropilen türleri, değişen yoğunluklara, kristalliğe ve mikroskobik moleküler yapılara sahiptir. Bu nedenle, her bir antistatik ajan için en uygun moleküler yapıyı elde etmek için, bileşikteki alkil zincirinin uzunluğu ve hidroksil veya eter gruplarının sayısı ayarlanmalıdır. Ancak bu şekilde istenen uygulama etkisi etkili bir şekilde sağlanabilir. Örneğin, polipropilende kullanılan tipik antistatik ajanlar, düşük yoğunluklu polietilene uygulandığında daha az etkilidir ve bunun tersi de geçerlidir.

 Dış yüzey kaplama tipi antistatik madde

Dış antistatik maddeler, kalıplanmış parçaların yüzeyine sulu veya alkollü çözelti şeklinde uygulanır. Farklı uygulama yöntemleri nedeniyle, iç antistatik maddelerde belirtilen yapısal gereksinimler daha az önem kazanır. Tüm yüzey aktif bileşikler ve birçok yüzey aktif olmayan higroskopik madde (gliserin, polioller ve polietilen glikol gibi) değişen derecelerde antistatik özelliklere sahiptir ve bu bileşiklerin etkinliği, polimerle uyumluluklarından veya polimer içindeki göçlerinden etkilenmez.