اثر آنتی استاتیک سورفکتانت ها

پاک کنندگی خاصیت اساسی سورفکتانت‌ها، کاربردی‌ترین کاربردهای آنها را رقم می‌زند. این خاصیت در زندگی روزمره هزاران خانوار نقش دارد. علاوه بر این، به طور فزاینده‌ای در صنایع مختلف و انواع تولیدات صنعتی کاربرد دارد.

اثر آنتی استاتیک سورفکتانت ها

الیاف، پلاستیک‌ها و سایر محصولات اغلب به دلیل اصطکاک، الکتریسیته ساکن تولید می‌کنند که بر عملکرد کاربردی محصولات آنها تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، اگر پارچه‌های الیافی حامل الکتریسیته ساکن باشند، اغلب دارای معایبی مانند «چسبیدن به بدن» یا «چسبندگی استاتیک» و همچنین مستعد جذب گرد و غبار یا کثیف شدن هستند. تأثیر الکتریسیته ساکن بر محصولات پلاستیکی حتی بیشتر است. این محصولات نه تنها به راحتی گرد و غبار را جذب می‌کنند و بر شفافیت، تمیزی سطح و ظاهر آنها تأثیر می‌گذارند، بلکه قابلیت استفاده و ارزش محصولات را نیز کاهش می‌دهند.

برای از بین بردن این پدیده الکتریسیته ساکن، در حال حاضر بیشتر از روش آنتی استاتیک سورفکتانت استفاده می‌شود. چنین سورفکتانت‌هایی نامیده می‌شوندآنتی استاتیک ماموران.

1. پدیده‌های الکترواستاتیک و علل آنها

اگرچه در نتایج به‌دست‌آمده توسط محققان مختلف در مورد ترتیب الکتریسیته‌زایی الیاف، تفاوت‌هایی وجود دارد، الیاف دارای پیوندهای آمیدی مانند پشم، نایلون و پشم مصنوعی تمایل به بار مثبت دارند.

وضعیت بار الکتریکی رایج مواد، از مثبت به منفی، به شرح زیر است: (+) پلی اورتان – مو – نایلون – پشم – ابریشم – الیاف ویسکوز – پنبه – لاستیک سخت – الیاف استات – وینیل – پلی پروپیلن – پلی استر – پلی اکریلونیتریل – پلی وینیل کلراید – وینیل کلراید – کوپلیمر اکریلونیتریل – پلی اتیلن – پلی تترافلوئورواتیلن (-). اگرچه علت تولید الکتریسیته ساکن هنوز به طور کامل درک نشده است، اما عموماً اعتقاد بر این است که وقتی انواع مختلف اشیاء به یکدیگر مالیده می‌شوند، بارهای متحرک بین اشیاء مالش داده شده ایجاد می‌شوند و در نتیجه الکتریسیته ساکن تولید می‌شود. نوع باری که یک جسم حمل می‌کند را می‌توان با افزایش یا کاهش الکترون‌ها تعیین کرد. اگر جسمی الکترون از دست بدهد، بار مثبت پیدا می‌کند؛ اگر الکترون بگیرد، بار منفی پیدا می‌کند.

1. عامل آنتی استاتیک

دو روش اصلی برای از بین بردن الکتریسیته ساکن وجود دارد:

روش فیزیکی: از آنجایی که میزان الکتریسیته ساکن تحت تأثیر دما و رطوبت قرار دارد، می‌توان از روش‌های فیزیکی مانند تنظیم دما و رطوبت و تخلیه کرونا برای از بین بردن الکتریسیته ساکن روی سطح اجسام استفاده کرد.

روش شیمیایی سطحییعنی استفاده از سورفکتانت‌ها، که به عنوان عوامل آنتی‌استاتیک نیز شناخته می‌شوند، برای انجام عملیات سطحی روی الیاف و محصولات پلاستیکی یا ترکیب آنها با پلاستیک‌ها برای دستیابی به هدف از بین بردن الکتریسیته ساکن.

۲.۱. عوامل آنتی‌استاتیک برای الیاف

شرایطی که عوامل آنتی استاتیک باید داشته باشند:

(1) حس دست الیاف را تغییر ندهید.

(2) اثر آنتی استاتیک خوب، دوز کم، و همچنان موثر در دماهای پایین؛

(3) سازگاری خوب با الیاف رزین؛

(4) سازگاری خوب با سایر افزودنی‌ها؛

(5) بدون پدیده کف و بدون لکه آب؛

(6) غیرسمی و بدون آسیب به پوست؛

(7) می‌تواند پایداری خوبی را حفظ کند.

2.2 انواع عوامل ضد الکتریسیته ساکن

انواع اصلی عوامل آنتی‌استاتیک مورد استفاده برای الیاف، سورفکتانت‌های یونی کاتیونی و آمفوتریک هستند.

2.3 مکانیسم عمل عوامل آنتی استاتیک

مکانیسم آنتی استاتیک سورفکتانت‌های مورد استفاده برای آنتی استاتیک الیاف عمدتاً در دو جنبه آشکار می‌شود: جلوگیری از تولید الکتریسیته ساکن هنگام مالش سطح پارچه‌های الیافی و اتلاف بارهای سطحی. جلوگیری از الکتریسیته اصطکاکی ارتباط نزدیکی با ساختار سورفکتانت‌ها دارد؛ در حالی که اتلاف بارهای سطحی به میزان جذب و رطوبت‌پذیری سورفکتانت‌ها روی پارچه‌های الیافی مربوط می‌شود.

سورفکتانت‌های کاتیونی می‌توانند به راحتی از طریق بارهای مثبت خود به سطح الیاف با بار منفی جذب شوند.

۱. (۱)می‌تواند بار سطحی فیبر را خنثی کند؛

②از آنجایی که سورفکتانت‌های کاتیونی با یون‌های آمونیوم چهارتایی با بار مثبت به سطح الیاف جذب می‌شوند و زنجیره‌های هیدروکربنی آبگریز به سمت بیرون قرار می‌گیرند، یک فیلم جذب جهت‌دار متشکل از زنجیره‌های هیدروکربنی روی سطح الیاف تشکیل می‌دهند. این فیلم جذب می‌تواند به طور مؤثر نیروی اصطکاک ایجاد شده روی سطح الیاف را در حین اصطکاک کاهش دهد و در نتیجه پدیده الکتریسیته اصطکاکی را تضعیف کند.

برای الیاف مصنوعی با قطبیت کم و آبگریزی قوی، سورفکتانت‌های کاتیونی از طریق نیروهای واندروالس با زنجیره‌های هیدروکربنی آبگریز خود به سطح الیاف جذب می‌شوند، در حالی که گروه‌های آمونیوم چهارتایی قطبی به سمت بیرون قرار دارند و سطح الیاف را با گروه‌های قطبی آبدوست می‌پوشانند. این امر نه تنها رسانایی سطح الیاف را افزایش می‌دهد، بلکه رطوبت سطح آن را نیز افزایش می‌دهد که برای اتلاف الکتریسیته ساکن تولید شده توسط اصطکاک مفید است و نقش آنتی استاتیک ایفا می‌کند.

میزان جذب دی‌اکتادسیل آمونیوم کلرید روی سطح الیاف طبیعی به طور قابل توجهی بیشتر از الیاف مصنوعی است. این نشان می‌دهد که اثر آنتی‌استاتیک بهتری روی الیاف طبیعی دارد.

مانند سورفکتانت‌های کاتیونی، سورفکتانت‌های یونی آمفوتریک نیز بارهای مثبت را حمل می‌کنند و می‌توانند روی سطح الیاف با بار منفی جذب شوند تا بارهای ساکن را خنثی کنند. گروه‌های آبگریز آنها نیز باعث کاهش اصطکاک می‌شوند. علاوه بر این، در مقایسه با سورفکتانت‌های کاتیونی، آنها یک گروه آنیونی اضافی در ساختار مولکولی خود دارند، بنابراین می‌توانند رطوبت و اتلاف بار را بهتر افزایش دهند. بنابراین، سورفکتانت‌های یونی آمفوتریک عوامل ضد الکتریسیته ساکن با عملکرد خوب هستند، اما قیمت آنها نسبتاً بالاست.

سورفکتانت‌های آنیونی و غیر یونی به دلیل میزان جذب کم روی سطح الیاف، اثرات آنتی استاتیک ضعیفی دارند. میزان جذب سورفکتانت‌های غیر یونی بیشتر از آنیونی است زیرا تحت تأثیر بار سطحی الیاف قرار نمی‌گیرد، اما تأثیر آنها بر اتلاف الکتریسیته ساکن ضعیف است، بنابراین توانایی آنتی استاتیک آنها به مراتب بدتر از سورفکتانت‌های یونی کاتیونی و آمفوتریک است.

1. عامل آنتی استاتیک برای پلاستیک

مکانیسم عمل سورفکتانت‌ها به عنوان عوامل ضد الکتریسیته ساکن برای پلاستیک‌ها: سورفکتانت‌ها از طریق نیروهای واندروالس با زنجیره‌های هیدروکربنی آبگریز خود روی سطح پلاستیک جذب می‌شوند، در حالی که گروه‌های قطبی آنها به سمت بیرون امتداد می‌یابند و یک فیلم جذب جهت‌دار از سورفکتانت‌ها روی سطح پلاستیک تشکیل می‌دهند. این فیلم رسانایی را فراهم می‌کند و به بارهای ساکن اجازه می‌دهد تا به خوبی پراکنده شوند. در عین حال، فیلم جذب می‌تواند اصطکاک روی سطح پلاستیک را نیز کاهش دهد.

مواد ضد الکتریسیته ساکن پلاستیکی بر اساس نوع سورفکتانت به موارد زیر طبقه بندی می شوند:

(1) نوع آنیونی؛

(2) نوع کاتیونی؛

(3) نوع یونی آمفوتریک؛

(4) نوع غیر یونی.

مواد آنتی استاتیک را می‌توان بر اساس روش استفاده به دو دسته تقسیم کرد:

(1) عوامل آنتی استاتیک پوشش داده شده با سطح؛

(2) عوامل آنتی استاتیک از نوع ترکیبی.