ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ანტისტატიკური ეფექტი

სარეცხი თვისება;ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებიეს არის ფუნდამენტური მახასიათებელი, რომელიც ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს უდიდეს პრაქტიკულ გამოყენებას ანიჭებს. ის ათასობით ოჯახის ყოველდღიურ ცხოვრებაშია ჩართული და სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ცხოვრების ყველა სფეროში და სხვადასხვა სამრეწველო წარმოების პროცესში.

ანტისტატიკური ეფექტიზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების

ბოჭკოები, პლასტმასები და სხვა პროდუქტები ხშირად წარმოქმნიან სტატიკურ ელექტროენერგიას ხახუნის გამო, რაც აუარესებს მათი გამოყენების ეფექტურობას. მაგალითად, სტატიკური მუხტის მქონე ბოჭკოვან ქსოვილებს ხშირად აქვთ ისეთი ნაკლოვანებები, როგორიცაა სხეულზე მიკვრა, სტატიკური ადჰეზია და მტვრის შთანთქმისა და დაბინძურების ტენდენცია. სტატიკური ელექტროენერგიის უარყოფითი ზემოქმედება პლასტმასის პროდუქტებზე კიდევ უფრო სერიოზულია. სტატიკური მუხტით დამუხტული პლასტმასის პროდუქტები არა მხოლოდ ადვილად შთანთქავს მტვერს, რაც აზიანებს პროდუქციის გამჭვირვალობას, ზედაპირის სისუფთავეს და გარეგნობას, არამედ ამცირებს მათ მომსახურების ეფექტურობას და ღირებულებას.

ასეთი სტატიკური მოვლენების აღმოსაფხვრელად, ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ანტისტატიკური მეთოდი. ასეთ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს ანტისტატიკური აგენტები ეწოდება.

ნაწილი 1. სტატიკური მოვლენები და მათი გამომწვევი მიზეზები

მიუხედავად იმისა, რომ სხვადასხვა ტესტერის მიერ მიღებული ბოჭკოების ელექტრიფიკაციის თანმიმდევრობის შედეგებში გარკვეული შეუსაბამობებია, ამიდური ბმების შემცველი ბოჭკოები, როგორიცაა მატყლი, ნეილონი და ხელოვნური მატყლი, დადებით მუხტებს ატარებენ. ჩვეულებრივი პლასტმასის ელექტრიფიკაციის სტატუსი ნაჩვენებია ცხრილში 10.‑2. გავრცელებული ნივთიერებების ელექტრიფიკაციის თანმიმდევრობა დადებითიდან უარყოფითამდე ქვემოთ არის ჩამოთვლილი:

(+) პოლიურეთანი–თმა–ნეილონი–მატყლი–აბრეშუმი–ვისკოზის ბოჭკო–ბამბა–მყარი რეზინი–ცელულოზის აცეტატის ბოჭკო–ვინილონი–პოლიპროპილენი–პოლიესტერი–პოლიაკრილონიტრილი–პოლივინილქლორიდი–ვინილის ქლორიდი-აკრილონიტრილის კოპოლიმერი–პოლიეთილენი–პოლიტეტრაფტორეთილენი (-).

სტატიკური ელექტროენერგიის გენერაციის ზუსტი მექანიზმი ბოლომდე შესწავლილი არ არის, თუმცა არსებობს კონსენსუსი, რომ სტატიკური ელექტროენერგია წარმოიქმნება ობიექტებს შორის წარმოქმნილი მობილური მუხტებიდან, როდესაც სხვადასხვა ტიპის ობიექტები ერთმანეთს ეხახუნება. ობიექტის მუხტის ტიპი განისაზღვრება ელექტრონების მომატებით ან დაკარგვით. ობიექტი დადებითად დამუხტული ხდება ელექტრონების დაკარგვისას და უარყოფითად დამუხტული ხდება ელექტრონების მოპოვებისას.

ნაწილი 2 ანტისტატიკური აგენტები

სტატიკური ელექტროენერგიის აღმოფხვრის ორი ძირითადი მეთოდი არსებობს:

(1) ფიზიკური მეთოდები. რადგან სტატიკური ელექტროენერგიის სიდიდეზე გავლენას ახდენს ტემპერატურა და ტენიანობა, ნაკეთობების ზედაპირზე სტატიკური ელექტროენერგიის მოსაშორებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფიზიკური მიდგომები, როგორიცაა ტემპერატურისა და ტენიანობის რეგულირება და კორონას განმუხტვა.

(2) ზედაპირული ქიმიური მეთოდები, კერძოდ, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების (ასევე ცნობილი როგორც ანტისტატიკური აგენტები) გამოყენება ბოჭკოვანი და პლასტმასის პროდუქტების ზედაპირული დამუშავების მიზნით ან მათი პლასტმასში შერევით სტატიკური გამოსხივების აღმოფხვრის მიზნით.

1. ბოჭკოების ანტისტატიკური აგენტები

ანტისტატიკური აგენტების საჭირო თვისებები:

(1) არ ცვლის ბოჭკოების ხელის შეგრძნებას; (2) კარგი ანტისტატიკური მოქმედება დაბალი დოზირებით და ეფექტურობა დაბალ ტემპერატურაზე; (3) კარგი თავსებადობა ფისოვან ბოჭკოებთან; (4) შესანიშნავი თავსებადობა სხვა დამხმარე ნივთიერებებთან; (5) არ ქაფდება და არ წარმოიქმნება წყლის ლაქები; (6) არატოქსიკური და არ აღიზიანებს კანს; (7) ინარჩუნებს კარგ სტაბილურობას.

ანტისტატიკური აგენტების სახეები

ბოჭკოებისთვის გამოყენებული ანტისტატიკური საშუალებების ძირითადი ტიპებია კათიონური და ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები.

ანტისტატიკური აგენტების მოქმედების მექანიზმი

ბოჭკოვანი ანტისტატიკური მიზნებისთვის გამოყენებული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ანტისტატიკური მექანიზმი ძირითადად ორ ასპექტში აისახება: სტატიკური ელექტრული დენის წარმოქმნის თავიდან აცილება ბოჭკოვანი ქსოვილების ხახუნის ზემოქმედებისას და ზედაპირული მუხტების გაფანტვის ხელშეწყობა. ხახუნით გამოწვეული ელექტროფიკაციის თავიდან აცილება მჭიდრო კავშირშია ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების სტრუქტურასთან, ხოლო ზედაპირული მუხტების გაფანტვა დაკავშირებულია ბოჭკოვან ქსოვილებზე ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ადსორბციულ უნართან და ჰიგროსკოპიულობასთან.

კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ადვილად შეიძლება ადსორბირდეს უარყოფითად დამუხტულ ბოჭკოვან ზედაპირებზე საკუთარი დადებითი მუხტების მეშვეობით.

①მათ შეუძლიათ ბოჭკოების ზედაპირული მუხტების ნეიტრალიზება;

②კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ბოჭკოების ზედაპირებზე ისეთი ორიენტაციით ადსორბირდება, სადაც დადებითად დამუხტული მეოთხეული ამონიუმის იონები ბოჭკოების ზედაპირს ემაგრება და ჰიდროფობიური ნახშირწყალბადების ჯაჭვები გარეთაა მიმართული, რაც ბოჭკოების ზედაპირზე ნახშირწყალბადების ჯაჭვებისგან შემდგარ ორიენტირებულ ადსორბციულ ფენას ქმნის. ამ ადსორბციულ ფენას შეუძლია ეფექტურად შეამციროს ბოჭკოების ზედაპირზე ხახუნი ხახუნის დროს და შეასუსტოს ხახუნის ელექტროფიკაცია.

დაბალი პოლარობისა და ძლიერი ჰიდროფობიურობის მქონე სინთეტიკური ბოჭკოებისთვის, კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ადსორბირდება ბოჭკოს ზედაპირებზე ვან დერ ვაალის ძალებით მათი ჰიდროფობიური ნახშირწყალბადის ჯაჭვებით, ხოლო პოლარული მეოთხეული ამონიუმის ჯგუფები გარეთაა მიმართული. ამრიგად, ბოჭკოს ზედაპირი დაფარულია ჰიდროფილური პოლარული ჯგუფებით, რაც არა მხოლოდ აუმჯობესებს ბოჭკოს ზედაპირის გამტარობას, არამედ ზრდის მის ზედაპირულ ტენიანობას, ხელს უწყობს ხახუნის შედეგად წარმოქმნილი სტატიკური ელექტროენერგიის გაფანტვას და უზრუნველყოფს ანტისტატიკურ ეფექტებს.

დიოქტადეცილ ამონიუმის ქლორიდის ადსორბციული უნარი ბუნებრივი ბოჭკოების ზედაპირებზე მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე სინთეზურ ბოჭკოებზე, რაც მიუთითებს, რომ ის უკეთეს ანტისტატიკურ მაჩვენებელს აღწევს ბუნებრივ ბოჭკოებზე.

კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მსგავსად, ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები დადებით მუხტებს ატარებენ და შეუძლიათ უარყოფითად დამუხტული ბოჭკოვანი ზედაპირების ადსორბცია სტატიკური მუხტების გასანეიტრალებლად. მათი ჰიდროფობიური ჯგუფები ასევე ამცირებენ ხახუნს. კათიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით, ამფოტერულ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს მოლეკულურ სტრუქტურაში დამატებითი ანიონური ჯგუფი აქვთ, რაც უზრუნველყოფს ტენიანობის უკეთ შეკავებას და მუხტის გაფანტვას. ამიტომ, ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები მაღალი ხარისხის ანტისტატიკური აგენტებია, თუმცა შედარებით მაღალი ფასით.

ანიონური და არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები სუსტ ანტისტატიკურ მაჩვენებლებს ავლენენ ბოჭკოების ზედაპირებზე მათი დაბალი ადსორბციული უნარის გამო. არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ადსორბციული რაოდენობა გავლენას არ ახდენს ბოჭკოების ზედაპირული მუხტით და უფრო მაღალია, ვიდრე ანიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების, თუმცა მათ სუსტი გავლენა აქვთ სტატიკურ დისიპაციაზე. შესაბამისად, მათი ანტისტატიკური უნარი გაცილებით ჩამორჩება კათიონური და ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ანტისტატიკურ უნარს.

2. პლასტმასის ანტისტატიკური საშუალებები

პლასტმასის ანტისტატიკურ აგენტებად გამოყენებული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ანტისტატიკური მექანიზმი შემდეგია: ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები პლასტმასის ზედაპირებზე ადსორბირდება მათი ჰიდროფობიური ნახშირწყალბადის ჯაჭვებით ვან დერ ვაალის ძალების მეშვეობით, პოლარული ჯგუფები კი გარეთ ვრცელდება. პლასტმასის ზედაპირზე წარმოიქმნება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ორიენტირებული ადსორბციული ფენა, რომელიც უზრუნველყოფს გამტარობას, რაც საშუალებას აძლევს სტატიკური მუხტების ეფექტურად გაფანტვას. ამასობაში, ადსორბციულ ფენას ასევე შეუძლია შეამციროს ხახუნი პლასტმასის ზედაპირებზე.

პლასტიკური ანტისტატიკური აგენტების კლასიფიკაცია ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ტიპის მიხედვით:

(1)ანიონური ტიპი;

(2) კათიონური ტიპი;

(3) ამფოტერული ტიპი;

(4) არაიონური ტიპი.

ანტისტატიკური საშუალებები გამოყენების მეთოდით შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად:

(1) ზედაპირის საფარის ანტისტატიკური აგენტები;

(2) ანტისტატიკური აგენტების შერევა.