Efecte antiestàtic dels tensioactius

Eldetergència dels tensioactius és una propietat fonamental que els dóna els seus usos més pràctics. Està implicada en la vida quotidiana de milers de llars. A més, s'aplica cada cop més en diverses indústries i en tot tipus de producció industrial.

Efecte antiestàtic dels tensioactius

Les fibres, els plàstics i altres productes sovint generen electricitat estàtica a causa de la fricció, cosa que afecta el rendiment de l'aplicació dels seus productes. Per exemple, si els teixits de fibra porten electricitat estàtica, sovint tenen inconvenients com ara "adherir-se al cos" o "adhesió estàtica", a més de ser propensos a absorbir pols o embrutar-se. L'impacte de l'electricitat estàtica en els productes de plàstic és encara més gran. Els productes no només atrauen fàcilment la pols, cosa que afecta la seva transparència, neteja de la superfície i aspecte, sinó que també redueixen la usabilitat i el valor dels productes.

Per eliminar aquest fenomen de l'electricitat estàtica, actualment s'utilitza principalment el mètode antiestàtic dels tensioactius. Aquests tensioactius s'anomenenantiestàtic agents.

1. Fenòmens electrostàtics i les seves causes

Tot i que hi ha algunes diferències en els resultats obtinguts per diferents investigadors pel que fa a l'ordre d'electrificació de la fibra, les fibres amb enllaços amida com la llana, el niló i la llana artificial tendeixen a tenir càrrega positiva.

L'estat de càrrega elèctrica comú de les substàncies, de positiu a negatiu, és el següent: (+) Poliuretà – Cabell – Niló – Llana – Seda – Fibra de viscosa – Cotó – Goma dura – Fibra d'acetat – Viniló – Polipropilè – Polièster – Poliacrilonitril – Clorur de polivinil – Clorur de vinil – Copolímer d'acrilonitril – Polietilè – Politetrafluoroetilè (-). Tot i que la causa de la generació d'electricitat estàtica encara no es coneix del tot, generalment es creu que quan diferents tipus d'objectes es freguen entre si, es generen càrregues mòbils entre els objectes fregats, produint així electricitat estàtica. El tipus de càrrega que porta un objecte es pot determinar pel guany o pèrdua d'electrons. Si un objecte perd electrons, es carrega positivament; si guanya electrons, es carrega negativament.

1. Agent antiestàtic

Hi ha dos mètodes principals per eliminar l'electricitat estàtica:

Mètode físic: Com que la magnitud de l'electricitat estàtica es veu afectada per la temperatura i la humitat, es poden utilitzar mètodes físics com l'ajust de la temperatura i la humitat i la descàrrega de corona per eliminar l'electricitat estàtica a la superfície dels objectes.

Mètode químic superficialÉs a dir, utilitzar tensioactius, també coneguts com a agents antiestàtics, per realitzar tractaments superficials en fibres i productes plàstics o per barrejar-los amb plàstics per aconseguir l'objectiu d'eliminar l'electricitat estàtica.

2.I. Agents antiestàtics per a fibres

Condicions que han de complir els agents antiestàtics:

(1) No canvieu la sensació al tacte de la fibra;

(2) Bon efecte antiestàtic, dosi petita i encara eficaç a baixes temperatures;

(3) Bona compatibilitat amb les fibres de resina;

(4) Bona compatibilitat amb altres additius;

(5) Sense fenomen d'escuma ni taques d'aigua;

(6) No tòxic i no perjudicial per a la pell;

(7) Pot mantenir una bona estabilitat.

2.2. Tipus d'agents antiestàtics

Els principals tipus d'agents antiestàtics utilitzats per a les fibres són els tensioactius iònics catiònics i amfòters.

2.3. Mecanisme d'acció dels agents antiestàtics

El mecanisme antiestàtic dels tensioactius utilitzats per a l'antiestàtic de la fibra es manifesta principalment en dos aspectes: la prevenció de la generació d'electricitat estàtica quan es frega la superfície dels teixits de fibra i la dissipació de les càrregues superficials. La prevenció de l'electrificació per fricció està estretament relacionada amb l'estructura dels tensioactius; mentre que la dissipació de les càrregues superficials està relacionada amb la quantitat d'adsorció i la higroscopicitat dels tensioactius sobre els teixits de fibra.

Tensioactius catiònics es poden adsorbir fàcilment a la superfície de fibres carregades negativament a través de les seves pròpies càrregues positives.

1.Pot neutralitzar la càrrega superficial de la fibra;

2.Com que els tensioactius catiònics s'adsorbeixen a la superfície de la fibra amb ions d'amoni quaternari carregats positivament, i les cadenes d'hidrocarburs hidrofòbiques miren cap a l'exterior, formant una pel·lícula d'adsorció orientada composta per cadenes d'hidrocarburs a la superfície de la fibra. Aquesta pel·lícula d'adsorció pot reduir eficaçment la força de fricció generada a la superfície de la fibra durant la fricció, debilitant així el fenomen d'electrificació per fricció.

Per a fibres sintètiques amb baixa polaritat i forta hidrofobicitat, els tensioactius catiònics s'adsorbeixen a la superfície de la fibra a través de forces de van der Waals amb les seves cadenes d'hidrocarburs hidrofòbiques, mentre que els grups polars d'amoni quaternari miren cap a l'exterior, cobrint la superfície de la fibra amb grups polars hidròfils. Això no només augmenta la conductivitat de la superfície de la fibra, sinó que també augmenta la seva humitat superficial, cosa que és beneficiosa per a la dissipació de l'electricitat estàtica generada per la fricció i juga un paper antiestàtic.

La quantitat d'adsorció de clorur de dioctadecil amoni a la superfície de les fibres naturals és significativament més alta que la de les fibres sintètiques. Això indica que té un millor efecte antiestàtic sobre les fibres naturals.

Igual que els tensioactius catiònics, els tensioactius iònics amfòters porten càrregues positives i també es poden adsorbir a la superfície de fibres carregades negativament per neutralitzar les càrregues estàtiques. Els seus grups hidrofòbics també tenen l'efecte de reduir la fricció. A més, en comparació amb els tensioactius catiònics, tenen un grup aniònic addicional a la seva estructura molecular, de manera que poden augmentar millor la humitat i la dissipació de càrrega. Per tant, els tensioactius iònics amfòters són agents antiestàtics amb un bon rendiment, però el seu preu és relativament alt.

Els tensioactius aniònics i no iònics tenen efectes antiestàtics deficients a causa de la seva baixa quantitat d'adsorció a la superfície de la fibra. La quantitat d'adsorció dels tensioactius no iònics és superior a la dels aniònics perquè no es veu afectada per la càrrega superficial de la fibra, però el seu efecte sobre la dissipació estàtica és deficient, de manera que la seva capacitat antiestàtica és molt pitjor que la dels tensioactius iònics catiònics i amfòters.

1. Agent antiestàtic per a plàstics

Mecanisme d'acció dels tensioactius com a agents antiestàtics per a plàstics: Els tensioactius s'adsorbeixen a la superfície del plàstic a través de forces de van der Waals amb les seves cadenes d'hidrocarburs hidrofòbiques, mentre que els seus grups polars s'estenen cap a l'exterior, formant una pel·lícula d'adsorció orientada de tensioactius a la superfície del plàstic. Aquesta pel·lícula proporciona conductivitat, permetent que les càrregues estàtiques es dissipin bé. Al mateix temps, la pel·lícula d'adsorció també pot reduir la fricció a la superfície del plàstic.

Els agents antiestàtics per a plàstics es classifiquen segons el tipus de tensioactiu en:

(1) Tipus aniònic;

(2) Tipus catiònic;

(3) Tipus iònic amfòter;

(4) Tipus no iònic.

Els agents antiestàtics es poden dividir en dues categories segons el seu mètode d'ús:

(1) Agents antiestàtics recoberts superficialment;

(2) Agents antiestàtics de tipus compost.