Antistatički učinak surfaktanata

Thedeterdžent Svojstvo surfaktanata temeljno je svojstvo koje im daje najpraktičniju upotrebu. Uključeno je u svakodnevni život tisuća kućanstava. Štoviše, sve se više primjenjuje u raznim industrijama i svim vrstama industrijske proizvodnje.

Antistatički učinak surfaktanata

Vlakna, plastika i drugi proizvodi često stvaraju statički elektricitet zbog trenja, što utječe na performanse primjene njihovih proizvoda. Na primjer, ako vlaknaste tkanine nose statički elektricitet, često imaju nedostatke poput „lijepljenja za tijelo“ ili „statičkog prianjanja“, kao i sklonosti upijanju prašine ili prljanju. Utjecaj statičkog elektriciteta na plastične proizvode je još veći. Proizvodi ne samo da lako privlače prašinu, što utječe na njihovu prozirnost, čistoću površine i izgled, već i smanjuju upotrebljivost i vrijednost proizvoda.

Kako bi se uklonio ovaj fenomen statičkog elektriciteta, trenutno se uglavnom koristi antistatička metoda s površinski aktivnim tvarima. Takve površinski aktivne tvari nazivaju seantistatik agenti.

1. Elektrostatski fenomeni i njihovi uzroci

Iako postoje neke razlike u rezultatima koje su dobili različiti istraživači u vezi s redoslijedom elektrifikacije vlakana, vlakna s amidnim vezama poput vune, najlona i umjetne vune imaju tendenciju pozitivnog naboja.

Uobičajeni status električnog naboja tvari, od pozitivnog do negativnog, je sljedeći: (+) Poliuretan – Kosa – Najlon – Vuna – Svila – Viskozna vlakna – Pamuk – Tvrda guma – Acetatna vlakna – Vinil – Polipropilen – Poliester – Poliakrilonitril – Polivinil klorid – Vinil klorid – Akrilonitril kopolimer – Polietilen – Politetrafluoroetilen (-). Iako uzrok stvaranja statičkog elektriciteta još nije u potpunosti shvaćen, općenito se vjeruje da kada se različite vrste predmeta trljaju jedan o drugi, između trljanih predmeta nastaju pokretni naboji, što stvara statički elektricitet. Vrsta naboja koju predmet nosi može se odrediti dobitkom ili gubitkom elektrona. Ako predmet gubi elektrone, postaje pozitivno nabijen; ako prima elektrone, postaje negativno nabijen.

1. Antistatičko sredstvo

Postoje dvije glavne metode za uklanjanje statičkog elektriciteta:

Fizička metoda: Budući da na veličinu statičkog elektriciteta utječu temperatura i vlažnost, fizičke metode poput podešavanja temperature i vlažnosti te koronskog pražnjenja mogu se koristiti za uklanjanje statičkog elektriciteta na površini predmeta.

Površinska kemijska metodaTo jest, korištenje surfaktanata, poznatih i kao antistatička sredstva, za površinsku obradu vlakana i plastičnih proizvoda ili njihovo miješanje s plastikom radi uklanjanja statičkog elektriciteta.

2.I. Antistatička sredstva za vlakna

Uvjeti koje antistatička sredstva moraju ispunjavati:

(1) Ne mijenjajte osjećaj vlakna na dodir;

(2) Dobar antistatički učinak, mala doza i još uvijek učinkovit na niskim temperaturama;

(3) Dobra kompatibilnost sa smolnim vlaknima;

(4) Dobra kompatibilnost s drugim aditivima;

(5) Nema pojave pjenjenja i nema mrlja od vode;

(6) Netoksično i ne šteti koži;

(7) Može održavati dobru stabilnost.

2.2. Vrste antistatičkih sredstava

Glavne vrste antistatičkih sredstava koja se koriste za vlakna su kationski i amfoterni ionski surfaktanti.

2.3. Mehanizam djelovanja antistatičkih sredstava

Antistatički mehanizam surfaktanata koji se koriste za antistatiku vlakana uglavnom se očituje u dva aspekta: sprječavanju stvaranja statičkog elektriciteta kada se površina vlaknastih tkanina trlja i rasipanju površinskih naboja. Sprječavanje elektrizacije trenjem usko je povezano sa strukturom surfaktanata; dok je rasipavanje površinskih naboja povezano s količinom adsorpcije i higroskopnošću surfaktanata na vlaknastim tkaninama.

Kationski surfaktanti mogu se lako adsorbirati na površinu negativno nabijenih vlakana putem vlastitih pozitivnih naboja.

1Može neutralizirati površinski naboj vlakna;

2Budući da se kationski surfaktanti adsorbiraju na površinu vlakana s pozitivno nabijenim kvaternarnim amonijevim ionima, a hidrofobni ugljikovodični lanci okrenuti su prema van, tvoreći orijentirani adsorpcijski film sastavljen od ugljikovodičnih lanaca na površini vlakana, ovaj adsorpcijski film može učinkovito smanjiti silu trenja koja se stvara na površini vlakana tijekom trenja, čime se slabi fenomen elektrifikacije trenjem.

Kod sintetičkih vlakana niske polarnosti i jake hidrofobnosti, kationski surfaktanti se adsorbiraju na površinu vlakana putem van der Waalsovih sila sa svojim hidrofobnim ugljikovodičnim lancima, dok su polarne kvaterne amonijeve skupine okrenute prema van, prekrivajući površinu vlakana hidrofilnim polarnim skupinama. To ne samo da povećava vodljivost površine vlakana, već i povećava njezinu površinsku vlažnost, što je korisno za disipaciju statičkog elektriciteta nastalog trenjem i igra antistatičku ulogu.

Adsorpcijska količina dioktadecil amonijevog klorida na površini prirodnih vlakana znatno je veća nego na sintetičkim vlaknima. To ukazuje na to da ima bolji antistatički učinak na prirodna vlakna.

Poput kationskih surfaktanata, amfoterni ionski surfaktanti nose pozitivne naboje i mogu se adsorbirati na površinu negativno nabijenih vlakana kako bi neutralizirali statičke naboje. Njihove hidrofobne skupine također imaju učinak smanjenja trenja. Štoviše, u usporedbi s kationskim surfaktantima, imaju dodatnu anionsku skupinu u svojoj molekularnoj strukturi, pa mogu bolje povećati vlažnost i odvođenje naboja. Stoga su amfoterni ionski surfaktanti antistatička sredstva s dobrim performansama, ali im je cijena relativno visoka.

Anionski i neionski surfaktanti imaju slabe antistatičke učinke zbog niske adsorpcijske količine na površini vlakana. Adsorpcijska količina neionskih surfaktanata je veća od one anionskih jer na nju ne utječe površinski naboj vlakana, ali njihov učinak na disipaciju statičkog elektriciteta je slab, pa je njihova antistatička sposobnost daleko lošija od one kationskih i amfoternih ionskih surfaktanata.

1. Antistatičko sredstvo za plastiku

Mehanizam djelovanja surfaktanata kao antistatičkih sredstava za plastiku: Surfaktanti se adsorbiraju na plastičnu površinu putem van der Waalsovih sila sa svojim hidrofobnim ugljikovodičnim lancima, dok se njihove polarne skupine protežu prema van, tvoreći orijentirani adsorpcijski film surfaktanata na plastičnoj površini. Ovaj film osigurava vodljivost, omogućujući dobro odvođenje statičkog naboja. Istovremeno, adsorpcijski film može smanjiti i trenje na plastičnoj površini.

Plastični antistatici se klasificiraju prema vrsti surfaktanta na:

(1) Anionski tip;

(2) Kationski tip;

(3) Amfoterni ionski tip;

(4) Neionski tip.

Antistatička sredstva mogu se podijeliti u dvije kategorije prema načinu upotrebe:

(1) Površinski obložena antistatička sredstva;

(2) Antistatička sredstva miješajućeg tipa.