Αντιστατική δράση των επιφανειοδραστικών ουσιών

Οαπορρυπαντικό των επιφανειοδραστικών ουσιών είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα που τους δίνει τις πιο πρακτικές χρήσεις. Συμμετέχει στην καθημερινή ζωή χιλιάδων νοικοκυριών. Επιπλέον, εφαρμόζεται όλο και περισσότερο σε διάφορες βιομηχανίες και σε κάθε είδους βιομηχανική παραγωγή.

Αντιστατική δράση των επιφανειοδραστικών ουσιών

Οι ίνες, τα πλαστικά και άλλα προϊόντα συχνά παράγουν στατικό ηλεκτρισμό λόγω τριβής, γεγονός που επηρεάζει την απόδοση εφαρμογής των προϊόντων τους. Για παράδειγμα, εάν τα υφάσματα από ίνες φέρουν στατικό ηλεκτρισμό, συχνά έχουν μειονεκτήματα όπως «προσκόλληση στο σώμα» ή «στατική πρόσφυση», καθώς και την τάση να απορροφούν σκόνη ή να λερώνονται. Η επίδραση του στατικού ηλεκτρισμού στα πλαστικά προϊόντα είναι ακόμη μεγαλύτερη. Τα προϊόντα όχι μόνο προσελκύουν εύκολα σκόνη, επηρεάζοντας τη διαφάνεια, την καθαριότητα της επιφάνειας και την εμφάνισή τους, αλλά μειώνουν επίσης τη χρηστικότητα και την αξία των προϊόντων.

Για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου στατικού ηλεκτρισμού, σήμερα χρησιμοποιείται κυρίως η αντιστατική μέθοδος επιφανειοδραστικών ουσιών. Τέτοιες επιφανειοδραστικές ουσίες ονομάζονταιαντιστατικό πράκτορες.

1. Ηλεκτροστατικά φαινόμενα και οι αιτίες τους

Αν και υπάρχουν κάποιες διαφορές στα αποτελέσματα που λαμβάνονται από διαφορετικούς ερευνητές σχετικά με τη σειρά ηλεκτρισμού των ινών, οι ίνες με αμιδικούς δεσμούς όπως το μαλλί, το νάιλον και το τεχνητό μαλλί τείνουν να είναι θετικά φορτισμένες.

Η συνήθης κατάσταση ηλεκτρικής φόρτισης των ουσιών, από θετική έως αρνητική, έχει ως εξής: (+) Πολυουρεθάνη – Μαλλιά – Νάιλον – Μαλλί – Μετάξι – Ίνες βισκόζης – Βαμβάκι – Σκληρό καουτσούκ – Οξικές Ίνες – Βινυλόνη – Πολυπροπυλένιο – Πολυεστέρας – Πολυακρυλονιτρίλιο – Χλωριούχο πολυβινύλιο – Χλωριούχο βινύλιο – Συμπολυμερές ακρυλονιτριλίου – Πολυαιθυλένιο – Πολυτετραφθοροαιθυλένιο (-). Αν και η αιτία της δημιουργίας στατικού ηλεκτρισμού δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή, πιστεύεται γενικά ότι όταν διαφορετικοί τύποι αντικειμένων τρίβονται μεταξύ τους, δημιουργούνται κινούμενα φορτία μεταξύ των τριμμένων αντικειμένων, παράγοντας έτσι στατικό ηλεκτρισμό. Ο τύπος φορτίου που φέρει ένα αντικείμενο μπορεί να προσδιοριστεί από το κέρδος ή την απώλεια ηλεκτρονίων. Εάν ένα αντικείμενο χάσει ηλεκτρόνια, φορτίζεται θετικά. εάν αποκτήσει ηλεκτρόνια, φορτίζεται αρνητικά.

1. Αντιστατικός παράγοντας

Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι για την εξάλειψη του στατικού ηλεκτρισμού:

Φυσική μέθοδος: Δεδομένου ότι το μέγεθος του στατικού ηλεκτρισμού επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και την υγρασία, φυσικές μέθοδοι όπως η ρύθμιση της θερμοκρασίας και της υγρασίας και η εκκένωση κορώνας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξάλειψη του στατικού ηλεκτρισμού στην επιφάνεια των αντικειμένων.

Επιφανειακή χημική μέθοδος: Δηλαδή, η χρήση επιφανειοδραστικών ουσιών, γνωστών και ως αντιστατικών παραγόντων, για την επιφανειακή επεξεργασία ινών και πλαστικών προϊόντων ή για την ανάμειξή τους σε πλαστικά για την επίτευξη του σκοπού της εξάλειψης του στατικού ηλεκτρισμού.

2.I. Αντιστατικοί παράγοντες για ίνες

Προϋποθέσεις που πρέπει να πληρούν οι αντιστατικοί παράγοντες:

(1) Μην αλλάζετε την αίσθηση της ίνας στο χέρι.

(2) Καλή αντιστατική επίδραση, μικρή δόση, και ακόμα αποτελεσματική σε χαμηλές θερμοκρασίες.

(3) Καλή συμβατότητα με ίνες ρητίνης.

(4) Καλή συμβατότητα με άλλα πρόσθετα.

(5) Κανένα φαινόμενο αφρισμού και κανένας λεκές νερού

(6) Μη τοξικό και μη επιβλαβές για το δέρμα.

(7) Μπορεί να διατηρήσει καλή σταθερότητα.

2.2. Είδη αντιστατικών παραγόντων

Οι κύριοι τύποι αντιστατικών παραγόντων που χρησιμοποιούνται για τις ίνες είναι τα κατιονικά και τα αμφοτερικά ιονικά επιφανειοδραστικά.

2.3. Μηχανισμός δράσης των αντιστατικών παραγόντων

Ο αντιστατικός μηχανισμός των επιφανειοδραστικών ουσιών που χρησιμοποιούνται για την αντιστατική προστασία των ινών εκδηλώνεται κυρίως σε δύο πτυχές: στην πρόληψη της δημιουργίας στατικού ηλεκτρισμού κατά την τριβή της επιφάνειας των υφασμάτων από ίνες και στη διάχυση των επιφανειακών φορτίων. Η πρόληψη της ηλεκτρισμού λόγω τριβής σχετίζεται στενά με τη δομή των επιφανειοδραστικών ουσιών, ενώ η διάχυση των επιφανειακών φορτίων σχετίζεται με την ποσότητα προσρόφησης και την υγροσκοπικότητα των επιφανειοδραστικών ουσιών στα υφάσματα από ίνες.

Κατιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες μπορούν εύκολα να προσροφηθούν στην επιφάνεια αρνητικά φορτισμένων ινών μέσω των δικών τους θετικών φορτίων.

①Μπορεί να εξουδετερώσει το επιφανειακό φορτίο της ίνας.

②Δεδομένου ότι τα κατιονικά επιφανειοδραστικά προσροφώνται στην επιφάνεια της ίνας με θετικά φορτισμένα ιόντα τεταρτοταγούς αμμωνίου, οι υδρόφοβες αλυσίδες υδρογονανθράκων είναι στραμμένες προς τα έξω, σχηματίζοντας μια προσανατολισμένη μεμβράνη προσρόφησης που αποτελείται από αλυσίδες υδρογονανθράκων στην επιφάνεια της ίνας. Αυτή η μεμβράνη προσρόφησης μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη δύναμη τριβής που παράγεται στην επιφάνεια της ίνας κατά την τριβή, αποδυναμώνοντας έτσι το φαινόμενο ηλεκτρισμού τριβής.

Για συνθετικές ίνες με χαμηλή πολικότητα και ισχυρή υδροφοβικότητα, τα κατιονικά επιφανειοδραστικά προσροφώνται στην επιφάνεια της ίνας μέσω δυνάμεων van der Waals με τις υδρόφοβες αλυσίδες υδρογονανθράκων τους, ενώ οι πολικές ομάδες τεταρτοταγούς αμμωνίου είναι στραμμένες προς τα έξω, καλύπτοντας την επιφάνεια της ίνας με υδρόφιλες πολικές ομάδες. Αυτό όχι μόνο αυξάνει την αγωγιμότητα της επιφάνειας της ίνας αλλά και αυξάνει την επιφανειακή υγρασία της, η οποία είναι ευεργετική για την απαγωγή του στατικού ηλεκτρισμού που παράγεται από την τριβή και παίζει αντιστατικό ρόλο.

Η ποσότητα προσρόφησης του χλωριούχου διοκταδεκυλαμμωνίου στην επιφάνεια των φυσικών ινών είναι σημαντικά υψηλότερη από ό,τι στις συνθετικές ίνες. Αυτό δείχνει ότι έχει καλύτερη αντιστατική δράση στις φυσικές ίνες.

Όπως τα κατιονικά επιφανειοδραστικά, τα αμφοτερικά ιονικά επιφανειοδραστικά φέρουν θετικά φορτία και μπορούν επίσης να προσροφηθούν στην επιφάνεια αρνητικά φορτισμένων ινών για να εξουδετερώσουν τα στατικά φορτία. Οι υδρόφοβες ομάδες τους έχουν επίσης ως αποτέλεσμα τη μείωση της τριβής. Επιπλέον, σε σύγκριση με τα κατιονικά επιφανειοδραστικά, έχουν μια επιπλέον ανιονική ομάδα στη μοριακή τους δομή, επομένως μπορούν να αυξήσουν καλύτερα την υγρασία και τη διάχυση του φορτίου. Επομένως, τα αμφοτερικά ιονικά επιφανειοδραστικά είναι αντιστατικά μέσα με καλή απόδοση, αλλά η τιμή τους είναι σχετικά υψηλή.

Τα ανιονικά και μη ιονικά επιφανειοδραστικά έχουν κακή αντιστατική δράση λόγω της χαμηλής προσρόφησης στην επιφάνεια της ίνας. Η προσρόφηση των μη ιονικών επιφανειοδραστικών είναι υψηλότερη από αυτή των ανιονικών επειδή δεν επηρεάζεται από το επιφανειακό φορτίο της ίνας, αλλά η επίδρασή τους στη στατική απαγωγή είναι κακή, επομένως η αντιστατική τους ικανότητα είναι πολύ χειρότερη από αυτή των κατιονικών και αμφοτερικών ιοντικών επιφανειοδραστικών.

1. Αντιστατικό μέσο για πλαστικά

Μηχανισμός δράσης των επιφανειοδραστικών ουσιών ως αντιστατικών παραγόντων για πλαστικά: Τα επιφανειοδραστικά προσροφώνται στην πλαστική επιφάνεια μέσω δυνάμεων van der Waals με τις υδρόφοβες αλυσίδες υδρογονανθράκων τους, ενώ οι πολικές ομάδες τους εκτείνονται προς τα έξω, σχηματίζοντας μια προσανατολισμένη μεμβράνη προσρόφησης επιφανειοδραστικών ουσιών στην πλαστική επιφάνεια. Αυτή η μεμβράνη παρέχει αγωγιμότητα, επιτρέποντας την καλή διάχυση των στατικών φορτίων. Ταυτόχρονα, η μεμβράνη προσρόφησης μπορεί επίσης να μειώσει την τριβή στην πλαστική επιφάνεια.

Οι πλαστικοί αντιστατικοί παράγοντες ταξινομούνται ανάλογα με τον τύπο της επιφανειοδραστικής ουσίας σε:

(1) Ανιονικός τύπος·

(2) Κατιονικός τύπος·

(3) Αμφοτερικός ιοντικός τύπος·

(4) Μη ιονικός τύπος.

Τα αντιστατικά μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τον τρόπο χρήσης τους:

(1) Αντιστατικοί παράγοντες επικαλυμμένοι με επιφάνεια·

(2) Αντιστατικοί παράγοντες τύπου σύνθεσης.