Antistatisk effekt af overfladeaktive stoffer

Devaskemiddel af overfladeaktive stoffer er en fundamental egenskab, der giver overfladeaktive stoffer deres mest praktiske anvendelser. Det er involveret i tusindvis af husstandes dagligdag. Desuden anvendes det i stigende grad i forskellige industrier og alle former for industriel produktion.

Antistatisk effekt af overfladeaktive stoffer

Fibre, plast og andre produkter genererer ofte statisk elektricitet på grund af friktion, hvilket påvirker produkternes anvendelsesevne. Hvis fiberstoffer f.eks. bærer statisk elektricitet, har de ofte ulemper såsom "at de klæber til kroppen" eller "statisk vedhæftning", samt at de er tilbøjelige til at absorbere støv eller blive snavsede. Statisk elektricitets påvirkning på plastprodukter er endnu større. Produkterne tiltrækker ikke kun let støv, hvilket påvirker deres gennemsigtighed, overfladerenhed og udseende, men de reducerer også produkternes anvendelighed og værdi.

For at eliminere dette fænomen med statisk elektricitet anvendes i øjeblikket mest den antistatiske metode med overfladeaktive stoffer. Sådanne overfladeaktive stoffer kaldesantistatisk agenter.

1. Elektrostatiske fænomener og deres årsager

Selvom der er nogle forskelle i de resultater, som forskellige forskere har opnået med hensyn til rækkefølgen af ​​fiberelektrificering, har fibre med amidbindinger, såsom uld, nylon og kunstuld, en tendens til at være positivt ladede.

Den almindelige elektriske opladningsstatus for stoffer, fra positiv til negativ, er som følger: (+) Polyurethan – Hår – Nylon – Uld – Silke – Viskosefiber – Bomuld – Hårdgummi – Acetatfiber – Vinylon – Polypropylen – Polyester – Polyacrylonitril – Polyvinylchlorid – Vinylchlorid – Acrylonitrilcopolymer – Polyethylen – Polytetrafluorethylen (-). Selvom årsagen til generering af statisk elektricitet endnu ikke er fuldt ud forstået, antages det generelt, at når forskellige typer genstande gnider mod hinanden, genereres der bevægelige ladninger mellem de gnidede genstande, hvilket producerer statisk elektricitet. Den type ladning, et objekt bærer, kan bestemmes af tilførslen eller tabet af elektroner. Hvis et objekt mister elektroner, bliver det positivt ladet; hvis det optager elektroner, bliver det negativt ladet.

1. Antistatisk middel

Der er to hovedmetoder til at eliminere statisk elektricitet:

Fysisk metode: Da størrelsen af ​​statisk elektricitet påvirkes af temperatur og fugtighed, kan fysiske metoder som justering af temperatur og fugtighed og koronaudladning bruges til at eliminere statisk elektricitet på overfladen af ​​objekter.

Overfladekemisk metodeDet vil sige at bruge overfladeaktive stoffer, også kendt som antistatiske midler, til at udføre overfladebehandling på fibre og plastprodukter eller til at blande dem i plast for at opnå formålet med at eliminere statisk elektricitet.

2.I. Antistatiske midler til fibre

Betingelser som antistatiske midler skal opfylde:

(1) Ændr ikke fiberens greb;

(2) God antistatisk effekt, lille dosering og stadig effektiv ved lave temperaturer;

(3) God kompatibilitet med harpiksfibre;

(4) God kompatibilitet med andre tilsætningsstoffer;

(5) Ingen skumdannelse og ingen vandpletter;

(6) Ikke-giftig og ikke-skadelig for huden;

(7) Kan opretholde god stabilitet.

2.2. Typer af antistatiske midler

De vigtigste typer af antistatiske midler, der anvendes til fibre, er kationiske og amfotere ioniske overfladeaktive stoffer.

2.3. Virkningsmekanisme for antistatiske midler

Den antistatiske mekanisme for overfladeaktive stoffer, der anvendes til antistatisk behandling af fibre, manifesterer sig hovedsageligt i to aspekter: forebyggelse af dannelse af statisk elektricitet, når overfladen af ​​fiberstoffer gnides, og spredning af overfladeladninger. Forebyggelse af friktionselektrificering er tæt forbundet med strukturen af ​​overfladeaktive stoffer, mens spredningen af ​​overfladeladninger er relateret til adsorptionsmængden og hygroskopiciteten af ​​overfladeaktive stoffer på fiberstoffer.

Kationiske overfladeaktive stoffer kan let adsorberes til overfladen af ​​negativt ladede fibre gennem deres egne positive ladninger.

①Det kan neutralisere fiberens overfladeladning;

②Da kationiske overfladeaktive stoffer adsorberer til fiberoverfladen med positivt ladede kvaternære ammoniumioner, og de hydrofobe kulbrintekæder vender udad, danner de en orienteret adsorptionsfilm bestående af kulbrintekæder på fiberoverfladen. Denne adsorptionsfilm kan effektivt reducere den friktionskraft, der genereres på fiberoverfladen under friktion, og derved svække friktionselektrificeringsfænomenet.

For syntetiske fibre med lav polaritet og stærk hydrofobicitet adsorberer kationiske overfladeaktive stoffer til fiberoverfladen gennem van der Waals-kræfter med deres hydrofobe kulbrintekæder, mens de polære kvaternære ammoniumgrupper vender udad og dækker fiberoverfladen med hydrofile polære grupper. Dette øger ikke kun fiberoverfladens ledningsevne, men øger også dens overfladefugtighed, hvilket er gavnligt for afledningen af ​​statisk elektricitet genereret af friktion og spiller en antistatisk rolle.

Adsorptionsmængden af ​​dioctadecylammoniumchlorid på overfladen af ​​naturlige fibre er betydeligt højere end på syntetiske fibre. Dette indikerer, at det har en bedre antistatisk effekt på naturlige fibre.

Ligesom kationiske overfladeaktive stoffer bærer amfotere ioniske overfladeaktive stoffer positive ladninger og kan også adsorbere på overfladen af ​​negativt ladede fibre for at neutralisere statiske ladninger. Deres hydrofobe grupper har også den effekt, at de reducerer friktion. Sammenlignet med kationiske overfladeaktive stoffer har de desuden en ekstra anionisk gruppe i deres molekylære struktur, så de bedre kan øge fugtigheden og ladningsafledningen. Derfor er amfotere ioniske overfladeaktive stoffer antistatiske midler med god ydeevne, men deres pris er relativt høj.

Anioniske og ikke-ioniske overfladeaktive stoffer har dårlige antistatiske virkninger på grund af deres lave adsorptionsmængde på fiberoverfladen. Adsorptionsmængden af ​​ikke-ioniske overfladeaktive stoffer er højere end af anioniske, fordi den ikke påvirkes af fiberens overfladeladning, men deres effekt på statisk dissipation er dårlig, så deres antistatiske evne er langt dårligere end af kationiske og amfotere ioniske overfladeaktive stoffer.

1. Antistatisk middel til plast

Virkningsmekanisme for overfladeaktive stoffer som antistatiske midler til plast: Overfladeaktive stoffer adsorberes på plastoverfladen gennem van der Waals-kræfter med deres hydrofobe kulbrintekæder, mens deres polære grupper strækker sig udad og danner en orienteret adsorptionsfilm af overfladeaktive stoffer på plastoverfladen. Denne film giver ledningsevne, hvilket gør det muligt for statiske ladninger at sprede sig godt. Samtidig kan adsorptionsfilmen også reducere friktion på plastoverfladen.

Plastiske antistatiske midler klassificeres efter typen af ​​overfladeaktivt stof i:

(1) Anionisk type;

(2) Kationisk type;

(3) Amfoter ionisk type;

(4) Ikke-ionisk type.

Antistatiske midler kan opdeles i to kategorier efter deres anvendelsesmetode:

(1) Antistatiske midler til overfladebehandling;

(2) Antistatiske midler af blandingstypen.