Pesemisvõimepindaktiivsed ainedon põhiline omadus, mis on nende laialdase praktilise rakenduse aluseks. See on lahutamatu osa lugematute leibkondade igapäevaelust ja seda võetakse üha enam kasutusele kõigis ametites ja tööstustootmise sektorites.
Antistaatiline efektpindaktiivsete ainete
Hõõrdumine tekitab sageli kiududel, plastidel ja muudel valmistoodetel staatilist elektrit, mis halvendab nende kasutusomadusi. Näiteks kipuvad staatiliselt laetud tekstiilriided keha või teiste pindade külge tihedalt kleepuma ning kergesti tolmu ja mustust ligi tõmbama. Staatiline elekter avaldab plasttoodetele veelgi tõsisemat mõju: lisaks sellele, et plast imab kergesti tolmu, kahjustades nende läbipaistvust, pinna puhtust ja esteetilist atraktiivsust, halvenevad ka nende kasutusomadused ja kaubanduslik väärtus.
Pindaktiivsetel ainetel põhinev antistaatiline töötlemine on praegu staatilise elektri kogunemise kõrvaldamiseks kasutatav domineeriv meetod ja selliseid pindaktiivseid aineid tuntakse antistaatiliste ainetena.
1. jagu Staatiline elekter ja selle tekkimise mehhanismid
Kuigi erinevate uurijate kiudude triboelektrilise laengu järjestuse testitulemustes esineb väikeseid lahknevusi, kipuvad amiidsidemeid sisaldavad kiud, näiteks vill, nailon ja tehisvill, üldiselt kandma positiivseid laenguid.
Levinud plastide laadimiskäitumine on loetletud tabelis 10-2. Tüüpiliste ainete triboelektriline järjestus positiivsest laengust negatiivse laenguni on järgmine:
(+) Polüuretaan–Inimese juuksed–Nailon–Vill–Siid–Viskooskiud–Puuvill–Kõva kumm–Tselluloosatsetaat–Vinüülon–Polüpropüleen–Polüester–Polüakrüülnitriil–Polüvinüülkloriid–Vinüülkloriidi ja akrüülnitriili kopolümeer–Polüetüleen–Polütetrafluoroetüleen (-)
Staatilise elektri tekkimise täpseid mehhanisme pole veel täielikult selgitatud, kuid on üldtunnustatud, et erinevate ainete vaheline hõõrdumine kutsub esile laenguülekande kokkupuutuvate pindade vahel, tekitades seeläbi staatilist elektrit. Aine laengu polaarsuse määrab elektronide juurdekasv või kadu: ained kaotavad elektrone ja laetakse positiivselt, samas kui elektrone vastu võtvad omandavad negatiivselt laengud.
2. jagu Antistaatilised ained
Staatilise elektri eemaldamiseks on kaks peamist meetodit:
Füüsikalised meetodid: Kuna staatilise laengu suurust mõjutavad temperatuur ja niiskus, saab materjali pindadelt staatilise elektri eemaldamiseks rakendada füüsikalisi meetodeid, sealhulgas temperatuuri ja niiskuse reguleerimist ning koroonalahendust.
Pinnakeemilised meetodid: Pindaktiivseid aineid, mida nimetatakse ka antistaatilisteks aineteks, kasutatakse kiudude ja plasttoodete pinnatöötluseks või segatakse plastmaatriksitesse staatilise elektri kõrvaldamiseks.
I. Kiudude antistaatilised ained
Kvalifitseeritud antistaatiliste ainete nõutavad omadused
(1) Säilitada kiudude algne käetunnetus;
(2) Tagab silmapaistva antistaatilise jõudluse madalate annuste korral ja säilitab efektiivsuse madalatel temperatuuridel;
(3) omavad suurepärast ühilduvust vaigukiududega;
(4) omama head ühilduvust teiste töötlemisabiainetega;
(5) Ei tekita vahutamist ega jäta veeplekke;
(6) Mittetoksiline ja mitteärritav inimese nahale;
(7) Säilitada aja jooksul stabiilne jõudlus.
Kiudainete antistaatiliste ainete klassifikatsioon
Katioonsed ja amfoteersed pindaktiivsed ained moodustavad kiudainete rakenduste antistaatiliste ainete peamised kategooriad.
Antistaatilised mehhanismid
Pindaktiivsed ained avaldavad kangastele antistaatilist toimet kahel põhilisel teel: pärssides staatilise elektri teket hõõrdekontakti ajal ja hõlbustades pinnalaengu hajumist. Hõõrdelaadimise pärssimine on tihedalt seotud pindaktiivsete ainete molekulaarstruktuuriga, samas kui laengu hajumine sõltub pindaktiivsete ainete adsorptsioonivõimest ja hügroskoopsusest kiudpindadel.
Katioonsed pindaktiivsed ainedadsorbeeruvad kergesti negatiivselt laetud kiudude pindadele nende sisemiste positiivsete laengute kaudu:
①Need neutraliseerivad kiudude loomupäraseid pinnalaenguid;
②Katioonsed pindaktiivsed ained kinnituvad kiudude külge positiivselt laetud kvaternaarsete ammooniumrühmade kaudu, kusjuures hüdrofoobsed süsivesinikahelad on suunatud väljapoole, moodustades kiudude pinnale korrapärase adsorbeeritud kile. See kile vähendab tõhusalt pinna hõõrdumist kokkupuute ajal ja leevendab hõõrdumisestaatilise elektri teket.
Madala polaarsusega ja väga hüdrofoobsete sünteetiliste kiudude puhul kleepuvad katioonsed pindaktiivsed ained kiudude pinnale van der Waalsi jõudude kaudu, mis toimivad hüdrofoobsetele süsivesinikahelatele, samal ajal kui polaarsed kvaternaarsed ammooniumrühmad on suunatud väljapoole. See katab kiud hüdrofiilse polaarse kihiga, mis suurendab pinna elektrijuhtivust ja niiskuse säilivust, kiirendades hõõrdumisest tingitud staatilise elektri hajumist ja pakkudes antistaatilist funktsionaalsust.
Dioktadetsüülammooniumkloriidi adsorptsioonivõime looduslikel kiududel on oluliselt suurem kui sünteetilistel kiududel, mis näitab looduslike kiudude puhul paremat antistaatilist efektiivsust.
Nagu katioonsed pindaktiivsed ained, kannavad ka amfoteersed pindaktiivsed ained positiivseid laenguid ja adsorbeeruvad negatiivselt laetud kiudpindadele, neutraliseerides staatilisi laenguid, kusjuures nende hüdrofoobsed osad vähendavad pinna hõõrdumist. Erinevalt katioonsetest pindaktiivsetest ainetest sisaldavad amfoteersed molekulid täiendavat anioonset rühma, mis veelgi suurendab pinna niiskuse imendumist ja laengu hajutamise võimet. Seega toimivad amfoteersed pindaktiivsed ained suure jõudlusega antistaatiliste ainetena, ehkki kõrgema hinnaga.
Anioonsetel ja mitteioonsetel pindaktiivsetel ainetel on nõrk antistaatiline toime madala adsorptsioonitaseme tõttu kiudpindadel. Mitteioonsed pindaktiivsed ained adsorbeeruvad kergemini kui anioonsed pindaktiivsed ained, kuna nende adsorptsiooni ei mõjuta kiudpinna laeng, kuid neil on halb laengu hajumine, mille tulemuseks on palju halvem antistaatiline võime võrreldes katioonsete ja amfoteersete pindaktiivsete ainetega.
II. Plastide antistaatilised ained
Pindaktiivsete ainete baasil valmistatud plastist antistaatiliste ainete mehhanism
Pindaktiivsed ained seonduvad plastpindadega van der Waalsi jõudude kaudu, mis toimivad hüdrofoobsetele süsivesinikahelatele, kusjuures polaarsed funktsionaalrühmad ulatuvad väljapoole, moodustades orienteeritud adsorbeeritud kile. See kile annab pinnajuhtivuse, et võimaldada tõhusat staatilise laengu hajumist ja samal ajal mõõdab pinna hõõrdumist plastpindadel.
Klassifikatsioon pindaktiivsete ainete keemilise tüübi järgi
(1) Anioonsed pindaktiivsed ained
(2) Katioonsed pindaktiivsed ained
(3) Amfoteersed pindaktiivsed ained
(4) Mitteioonsed pindaktiivsed ained
Klassifikatsioon rakendusmeetodi järgi
(1) Kattetüüpi antistaatilised ained (kantakse materjali pindadele)
(2) Sulatatud antistaatilised ained (segatakse plastmaterjalidesse segamise ajal)
Postituse aeg: 16. juuli 2026