Pindaktiivsete ainete antistaatiline toime

Pindaktiivsete ainete pesemisvõime on põhiline omadus, mis annab neile suurima praktilise kasulikkuse. See on tihedalt seotud tuhandete leibkondade igapäevaeluga ning seda kasutatakse üha enam ka erinevates tööstusharudes ja tööstuslikus tootmises.

1.Antistaatiline toime of pindaktiivsed ained

Kiud, plast ja muud tooted tekitavad hõõrdumise tõttu sageli staatilist elektrit, mis mõjutab selliste toodete kasutusomadusi. Näiteks kui kiudkangad kannavad staatilist elektrit, on neil tavaliselt puudusi, nagu „kleepumine“ või „staatiline adhesioon“, samuti on nad altid tolmu imama ja kergesti määrduma. Staatilise elektri mõju plasttoodetele on veelgi olulisem: sellised tooted mitte ainult ei ima kergesti tolmu, mis halvendab nende läbipaistvust, pinna puhtust ja välimust, vaid vähendavad ka nende kasutusomadusi ja väärtust.

Selle staatilise nähtuse kõrvaldamiseks kasutatakse praegu enamasti pindaktiivseid aineid kasutavat antistaatilist meetodit. Selliseid pindaktiivseid aineid nimetatakse antistaatilisteks aineteks.

2.Elektrostaatilinenähtused ja nende põhjused

Kuigi erinevate uurijate poolt kiudude laadimise järjestuse kohta saadud tulemused on mõnevõrra erinevad, kipuvad amiidsidemeid sisaldavad kiud, näiteks vill, nailon ja tehisvill, olema positiivselt laetud. Levinud plastide laadimistingimused on toodud tabelis 10-2. Levinud ainete laadimise järjestus positiivsest negatiivseks on järgmine: (+) Polüuretaan – Juuksed – Nailon – Vill – Siid – Viskooskiud – Puuvill – Kõvakumm – Atsetaatkiud – Vinüülon – Polüpropüleen – Polüester – Polüakrüülnitriil – Polüvinüülkloriid – Vinüülkloriidi-akrüülnitriili kopolümeer – Polüetüleen – Polütetrafluoroetüleen (–). Kuigi staatilise elektri tekkimise põhjust ei ole veel täielikult mõistetud, on üldiselt kokku lepitud, et staatiline elekter tekib erinevat tüüpi esemete hõõrdumisel üksteise vastu, põhjustades liikuvate laengute ülekandumist hõõrutavate esemete vahel. Eseme laengu tüüpi saab määrata elektronide lisandumise või kadumise järgi. Ese laetakse positiivselt, kui see kaotab elektrone, ja negatiivselt, kui see saab elektrone juurde.

3.Antistaatiline aine

Staatilise elektri eemaldamiseks on kaks peamist meetodit:

(1) Füüsikaline meetod. Kuna staatilise elektri suurust mõjutavad temperatuur ja niiskus, saab objektide pinnalt staatilise elektri kõrvaldamiseks kasutada füüsikalisi meetodeid, nagu temperatuuri ja niiskuse reguleerimine ning koroonalahendus.

(2) Pindkeemiline meetod. See tähendab, et pindaktiivseid aineid, tuntud ka kui antistaatilisi aineid, kasutatakse kiudude ja plasttoodete pindade töötlemiseks või segatakse plastide sisemusse staatilise elektri kõrvaldamiseks.

4.kiudude antistaatiline aine

4.1Antistaatilise aine nõuded:

(1) See ei tohi muuta kiudude käetunnetust;

(2) Sellel peab olema suurepärane antistaatiline toime väikese annuse korral ja see peab jääma efektiivseks madalatel temperatuuridel;

(3) See peab olema vaigukiududega hästi ühilduv;

(4) See peab olema suurepäraselt ühilduv teiste lisanditega;

(5) See ei tohi tekitada vahutamist ega veeplekke;

(6) See peab olema mittetoksiline ega nahka ärritav;

(7) See peab säilitama hea stabiilsuse.

4.2Antistaatiliste ainete tüübid

Kiudude puhul kasutatavate antistaatiliste ainete peamised tüübid on katioonsed ja amfoteersed ioonsed pindaktiivsed ained.

4.3Antistaatiliste ainete toimemehhanism

Kiudainete antistaatiliste ainetena kasutatavate pindaktiivsete ainete puhul hõlmab antistaatiline mehhanism peamiselt kahte aspekti: staatilise elektri tekkimise vältimine kiudkanga pinnal hõõrdumise ja pinnalaengute hajumise tõttu. Hõõrdumise elektrifitseerimise vältimine on tihedalt seotud pindaktiivsete ainete struktuuriga, samas kui pinnalaengute hajumine on seotud pindaktiivsete ainete adsorptsioonikoguse ja hügroskoopsusega kiudkangastel.

Katioonsed pindaktiivsed ained adsorbeeruvad kergesti negatiivselt laetud kiudude pindadele oma positiivsete laengute kaudu.

① Nad suudavad neutraliseerida kiudude pinnalaenguid;

② Kui katioonsed pindaktiivsed ained adsorbeeruvad kiu pinnale positiivselt laetud kvaternaarsete ammooniumioonide kujul, mille hüdrofoobsed süsivesinikahelad on suunatud väljapoole, moodustub kiu pinnale suunatud adsorptsioonikile, mis koosneb süsivesinikahelatest. See kile vähendab tõhusalt hõõrdumise ajal kiu pinnale tekkivat hõõrdejõudu, nõrgendades seeläbi hõõrdeelektrifitseerimist.

Madala polaarsuse ja tugeva hüdrofoobsusega sünteetiliste kiudude puhul adsorbeeruvad katioonsed pindaktiivsed ained kiu pinnale van der Waalsi jõudude kaudu oma hüdrofoobsete süsivesinikahelate kaudu, kusjuures nende polaarsed kvaternaarsed ammooniumrühmad on suunatud väljapoole. See katab kiu pinna hüdrofiilsete polaarsete rühmadega, mis mitte ainult ei suurenda kiu pinna elektrijuhtivust, vaid suurendab ka selle pinna niiskust, hõlbustades hõõrdumisest tekkiva staatilise elektri hajumist ja saavutades antistaatilise efekti.

Dioktadetsüülammooniumkloriidi adsorptsioonikogus looduslike kiudude pindadel on oluliselt suurem kui sünteetilistel kiududel, mis näitab selle paremat antistaatilist toimet looduslikele kiududele.

Nagu katioonsed pindaktiivsed ained, kannavad ka amfoteersed ioonsed pindaktiivsed ained positiivseid laenguid ja võivad adsorbeeruda ka negatiivselt laetud kiudpindadele, et neutraliseerida staatilisi laenguid. Nende hüdrofoobsed rühmad vähendavad ka hõõrdumist. Võrreldes katioonsete pindaktiivsete ainetega sisaldavad nad oma molekulaarstruktuuris lisaks anioonset rühma, mis võimaldab paremini niiskust ja laengut hajutada. Seetõttu on amfoteersed ioonsed pindaktiivsed ained suure jõudlusega antistaatilised ained, ehkki suhteliselt kõrge hinnaga.

Anioonsetel ja mitteioonsetel pindaktiivsetel ainetel on nõrk antistaatiline toime tänu nende madalale adsorptsioonikogusele kiudude pinnale. Mitteioonsete pindaktiivsete ainete adsorptsioonikogus on suurem kui anioonsetel pindaktiivsetel ainetel, kuna kiudude pinnalaengud seda ei mõjuta; aga nende võime staatilist elektrit hajutada on nõrk, mille tulemuseks on palju halvem antistaatiline jõudlus võrreldes katioonsete ja amfoteersete ioonsete pindaktiivsete ainetega.

5.Plastikute antistaatilised ained

Pindaktiivsete ainete toimimise mehhanism plastide antistaatiliste ainetena: pindaktiivsed ained adsorbeeruvad plastpinnale van der Waalsi jõudude kaudu läbi oma hüdrofoobsete süsivesinikahelate, kusjuures nende polaarsed rühmad ulatuvad väljapoole. Plastpinnale moodustub pindaktiivsete ainete suunatud adsorptsioonikile, mis tagab elektrijuhtivuse, mis võimaldab staatilistel laengutel tõhusalt hajuda. Samal ajal leevendab adsorptsioonikile ka hõõrdumist plastpinnal.

Plastist antistaatilised ained liigitatakse pindaktiivsete ainete tüübi järgi järgmiselt:

(1) Anioonne tüüp;

(2) katioonne tüüp;

(3) amfoteerne ioonne tüüp;

(4) Mitteioonne tüüp.

Antistaatilised ained võib manustamisviisi järgi jagada kahte kategooriasse:

(1) Pinnakatte antistaatilised ained;

(2) Sisemiselt segatavad antistaatilised ained.