Измиващото свойство наповърхностноактивни веществае основната характеристика, която дава на повърхностноактивните вещества най-големите им практически приложения. Те участват в ежедневието на хиляди домакинства и намират все по-голямо приложение във всички сфери на живота и различни промишлени производствени процеси.
Антистатичен ефектповърхностноактивни вещества
Влакната, пластмасите и други продукти често генерират статично електричество поради триене, което влошава техните експлоатационни характеристики. Например, влакнестите тъкани със статични заряди често страдат от недостатъци като прилепване към тялото, статично сцепление и склонност към абсорбиране на прах и замърсяване. Неблагоприятното въздействие на статичното електричество върху пластмасовите продукти е още по-сериозно. Статично заредените пластмасови продукти не само лесно абсорбират прах, което уврежда прозрачността, чистотата на повърхността и външния вид на продуктите, но също така намаляват техните експлоатационни характеристики и стойност.
За да се елиминират подобни статични явления, в момента широко се използва методът с антистатични повърхностноактивни вещества. Такива повърхностноактивни вещества са известни като антистатични агенти.
Раздел 1 Статични явления и техните причини
Въпреки че има някои несъответствия в резултатите от електрификационната последователност на влакната, получени от различни тестери, влакната, съдържащи амидни връзки, като вълна, найлон и изкуствена вълна, са склонни да носят положителни заряди. Състоянието на електрификация на обикновените пластмаси е показано в Таблица 10.‑2. Последователността на електрификация на често срещани вещества от положителен към отрицателен заряд е изброена по-долу:
(+) Полиуретан–Коса–Найлон–Вълна–Коприна–Вискозни влакна–Памук–Твърда гума–Целулозно-ацетатни влакна–Винилон–Полипропилен–Полиестер–Полиакрилонитрил–Поливинилхлорид–Съполимер на винилхлорид-акрилонитрил–Полиетилен–Политетрафлуороетилен (-).
Точният механизъм на генериране на статично електричество не е напълно изяснен, но съществува консенсус, че статичното електричество възниква от мобилни заряди, генерирани между обекти, когато различни видове обекти се трият един в друг. Видът заряд, който един обект носи, се определя от получаването или загубата на електрони. Обектът става положително зареден, когато губи електрони, и отрицателно зареден, когато получава електрони.
Раздел 2 Антистатични агенти
Има два основни метода за премахване на статичното електричество:
(1) Физически методи. Тъй като величината на статичното електричество се влияе от температурата и влажността, могат да се използват физически подходи, като например регулиране на температурата и влажността и коронен разряд, за премахване на статичното електричество от повърхността на изделията.
(2) Повърхностнохимични методи, а именно използване на повърхностноактивни вещества (наричани още антистатични агенти) за извършване на повърхностна обработка на влакнести и пластмасови продукти или смесването им с пластмаси за постигане на целта за елиминиране на статичното електричество.
1. Антистатични агенти за влакна
Необходими свойства на антистатичните агенти:
(1) Не променят усещането на влакната върху ръката; (2) Добро антистатично действие с ниска дозировка и ефективност при ниски температури; (3) Добра съвместимост със смолни влакна; (4) Отлична съвместимост с други помощни вещества; (5) Не образува пяна и водни петна; (6) Нетоксични и не дразнят кожата; (7) Поддържат добра стабилност.
Видове антистатични средства
Основните видове антистатични агенти, използвани за влакна, са катионни и амфотерни повърхностноактивни вещества.
Механизъм на действие на антистатичните агенти
Антистатичният механизъм на повърхностноактивните вещества, използвани за антистатични цели върху влакната, се отразява главно в два аспекта: предотвратяване на генерирането на статично електричество, когато влакнестите тъкани са подложени на триене, и улесняване на разсейването на повърхностните заряди. Предотвратяването на електрификацията от триене е тясно свързано със структурата на повърхностноактивните вещества, докато разсейването на повърхностните заряди е свързано с адсорбционния капацитет и хигроскопичността на повърхностноактивните вещества върху влакнестите тъкани.
Катионните повърхностноактивни вещества могат лесно да се адсорбират върху отрицателно заредени повърхности на влакната чрез собствените си положителни заряди.
①Те могат да неутрализират повърхностните заряди на влакната;
2Катионните повърхностноактивни вещества се адсорбират върху повърхностите на влакната в ориентация, при която положително заредените кватернерни амониеви йони се прикрепят към повърхността на влакното, а хидрофобните въглеводородни вериги сочат навън, образувайки ориентиран адсорбционен филм, съставен от въглеводородни вериги върху повърхността на влакното. Този адсорбционен филм може ефективно да намали триенето върху повърхността на влакното по време на триене и да отслаби фрикционната електрификация.
При синтетичните влакна с ниска полярност и силна хидрофобност, катионните повърхностноактивни вещества се адсорбират върху повърхностите на влакната чрез ван дер Ваалсовите сили чрез своите хидрофобни въглеводородни вериги, докато полярните кватернерни амониеви групи са обърнати навън. По този начин повърхността на влакното е покрита с хидрофилни полярни групи, което не само подобрява проводимостта на повърхността на влакното, но и увеличава повърхностната му влажност, улеснявайки разсейването на статичното електричество, генерирано от триенето, и осигурявайки антистатичен ефект.
Адсорбционният капацитет на диоктадецил амониев хлорид върху повърхности от естествени влакна е значително по-висок от този върху синтетични влакна, което показва, че той постига по-добри антистатични характеристики върху естествените влакна.
Подобно на катионните повърхностноактивни вещества, амфотерните повърхностноактивни вещества носят положителни заряди и могат да се адсорбират върху отрицателно заредени повърхности на влакната, за да неутрализират статичните заряди. Техните хидрофобни групи също намаляват триенето. В сравнение с катионните повърхностноактивни вещества, амфотерните повърхностноактивни вещества имат допълнителна анионна група в молекулната си структура, което позволява по-добро задържане на влага и разсейване на заряда. Следователно, амфотерните повърхностноактивни вещества са високоефективни антистатични агенти, макар и на относително висока цена.
Анионните и нейонните повърхностноактивни вещества показват слаби антистатични свойства поради ниския си адсорбционен капацитет върху повърхностите на влакната. Адсорбционното количество на нейонните повърхностноактивни вещества не се влияе от повърхностния заряд на влакната и е по-високо от това на анионните повърхностноактивни вещества, но те имат слаб ефект върху разсейването на статичното електричество. Следователно, антистатичният им капацитет е далеч по-нисък от този на катионните и амфотерните повърхностноактивни вещества.
2. Антистатични агенти за пластмаси
Антистатичният механизъм на повърхностноактивните вещества, използвани като антистатични агенти за пластмаси, е следният: повърхностноактивните вещества се адсорбират върху пластмасови повърхности чрез своите хидрофобни въглеводородни вериги посредством сили на ван дер Ваалс, като полярните групи се простират навън. Върху пластмасовата повърхност се образува ориентиран адсорбционен филм от повърхностноактивни вещества, който осигурява проводимост и позволява на статичните заряди да се разсейват ефективно. В същото време адсорбционният филм може също да намали триенето върху пластмасовите повърхности.
Класификация на пластмасовите антистатични агенти по вид повърхностноактивно вещество:
(1)Анионният тип;
(2) Катионен тип;
(3) Амфотерен тип;
(4) Нейонен тип.
Антистатичните средства могат да бъдат разделени на две категории според метода на приложение:
(1) Антистатични агенти за повърхностно покритие;
(2) Смесващи антистатични агенти.
Време на публикуване: 10 октомври 2026 г.