De reinigende werking van oppervlakteactieve stoffen is de fundamentele eigenschap die ze hun grootste praktische nut geeft. Deze eigenschap is nauw verbonden met het dagelijks leven van duizenden huishoudens en wordt ook steeds vaker toegepast in diverse industrieën en industriële productieprocessen.
1.Antistatisch effect of oppervlakteactieve stoffen
Vezels, kunststoffen en andere producten genereren vaak statische elektriciteit door wrijving, wat de prestaties van dergelijke producten beïnvloedt. Als vezelstoffen bijvoorbeeld statische elektriciteit geleiden, hebben ze vaak nadelen zoals "kleven" of "statische hechting", en zijn ze gevoelig voor het absorberen van stof en worden ze snel vuil. De impact van statische elektriciteit op kunststofproducten is nog groter: dergelijke producten absorberen niet alleen gemakkelijk stof, wat hun transparantie, oppervlaktereinheid en uiterlijk aantast, maar verminderen ook hun gebruiksprestaties en waarde.
Om dit statische verschijnsel te elimineren, wordt tegenwoordig veelal de antistatische methode met behulp van oppervlakteactieve stoffen toegepast. Dergelijke oppervlakteactieve stoffen staan bekend als antistatische middelen.
2.Elektrostatischverschijnselen en hun oorzaken
Hoewel de resultaten van de vezelladingsvolgorde die door verschillende onderzoekers zijn verkregen enigszins variëren, hebben vezels met amidebindingen, zoals wol, nylon en kunstwol, de neiging positief geladen te zijn. De ladingscondities van gangbare kunststoffen worden weergegeven in Tabel 10-2. De ladingsvolgorde van gangbare stoffen van positief naar negatief is als volgt: (+) Polyurethaan – Haar – Nylon – Wol – Zijde – Viscosevezel – Katoen – Hard rubber – Acetaatvezel – Vinylon – Polypropyleen – Polyester – Polyacrylonitril – Polyvinylchloride – Vinylchloride-acrylonitrilcopolymeer – Polyethyleen – Polytetrafluorethyleen (–). Hoewel de oorzaak van statische elektriciteit nog niet volledig is begrepen, is men het er over het algemeen mee eens dat statische elektriciteit ontstaat wanneer verschillende soorten objecten tegen elkaar wrijven, waardoor beweegbare ladingen tussen de wrijvende objecten worden overgedragen. Het type lading dat een object draagt, kan worden bepaald door de winst of het verlies van elektronen. Een object wordt positief geladen als het elektronen verliest en negatief geladen als het elektronen wint.
Er zijn twee belangrijke methoden om statische elektriciteit te elimineren:
(1) Fysische methode. Omdat de omvang van statische elektriciteit wordt beïnvloed door temperatuur en luchtvochtigheid, kunnen fysische methoden zoals het aanpassen van temperatuur en luchtvochtigheid en corona-ontlading worden gebruikt om statische elektriciteit op het oppervlak van objecten te elimineren.
(2) Oppervlaktechemische methode. Dat wil zeggen dat oppervlakteactieve stoffen, ook wel antistatische middelen genoemd, worden gebruikt om de oppervlakken van vezels en kunststofproducten te behandelen of in het inwendige van kunststoffen te worden gemengd om statische elektriciteit te elimineren.
4.antistatisch middel voor vezels
4.1Vereisten voor een antistatisch middel:
(1) Het mag het gevoel van de vezels niet veranderen;
(2) Het heeft een uitstekende antistatische werking bij een lage dosering en blijft effectief bij lage temperaturen;
(3) Het moet een goede compatibiliteit hebben met harsvezels;
(4) Het moet een uitstekende compatibiliteit met andere additieven vertonen;
(5) Het mag geen schuimvorming of watervlekken veroorzaken;
(6) Het moet niet giftig en niet irriterend voor de huid zijn;
(7) Het moet een goede stabiliteit behouden.
4.2Soorten antistatische middelen
De belangrijkste soorten antistatische middelen die voor vezels worden gebruikt, zijn kationische en amfotere ionische oppervlakteactieve stoffen.
4.3Werkingsmechanisme van antistatische middelen
Bij oppervlakteactieve stoffen die als antistatische middelen voor vezels worden gebruikt, omvat het antistatische mechanisme hoofdzakelijk twee aspecten: het voorkomen van de opwekking van statische elektriciteit op het oppervlak van vezelweefsels als gevolg van wrijving en het afvoeren van oppervlakteladingen. Het voorkomen van wrijvingselektrificatie hangt nauw samen met de structuur van de oppervlakteactieve stoffen, terwijl de afvoer van oppervlakteladingen samenhangt met de adsorptiehoeveelheid en de hygroscopiciteit van de oppervlakteactieve stoffen op de vezelweefsels.
Kationische oppervlakteactieve stoffen hechten zich gemakkelijk aan de negatief geladen vezeloppervlakken dankzij hun eigen positieve lading.
① Ze kunnen de oppervlakte ladingen van vezels neutraliseren;
② Doordat kationische oppervlakteactieve stoffen adsorberen op vezeloppervlakken in de vorm van positief geladen quaternaire ammoniumionen met hun hydrofobe koolwaterstofketens naar buiten gericht, vormt zich een gerichte adsorptiefilm bestaande uit koolwaterstofketens op het vezeloppervlak. Deze film vermindert effectief de wrijvingskracht die tijdens wrijving op het vezeloppervlak ontstaat, waardoor wrijvingselektrificatie wordt verzwakt.
Bij synthetische vezels met een lage polariteit en sterke hydrofobiciteit adsorberen kationische oppervlakteactieve stoffen via van der Waals-krachten aan het vezeloppervlak, met hun hydrofobe koolwaterstofketens en hun polaire quaternaire ammoniumgroepen naar buiten gericht. Hierdoor wordt het vezeloppervlak bedekt met hydrofiele polaire groepen, wat niet alleen de elektrische geleidbaarheid van het vezeloppervlak verbetert, maar ook het oppervlaktevochtgehalte verhoogt. Dit vergemakkelijkt de afvoer van statische elektriciteit die door wrijving wordt opgewekt en zorgt voor een antistatisch effect.
De adsorptiehoeveelheid van dioctadecylammoniumchloride op oppervlakken van natuurlijke vezels is aanzienlijk hoger dan die op synthetische vezels, wat wijst op een superieur antistatisch effect op natuurlijke vezels.
Net als kationische oppervlakteactieve stoffen dragen amfotere ionische oppervlakteactieve stoffen positieve ladingen en kunnen ze ook adsorberen op negatief geladen vezeloppervlakken om statische ladingen te neutraliseren. Hun hydrofobe groepen verminderen bovendien wrijving. In vergelijking met kationische oppervlakteactieve stoffen bevatten ze daarnaast een anionische groep in hun moleculaire structuur, waardoor ze vocht en lading beter kunnen afvoeren. Daarom zijn amfotere ionische oppervlakteactieve stoffen zeer effectieve antistatische middelen, zij het tegen een relatief hoge prijs.
Anionische en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen vertonen een zwak antistatisch effect vanwege hun lage adsorptiecapaciteit op vezeloppervlakken. De adsorptiecapaciteit van niet-ionische oppervlakteactieve stoffen is hoger dan die van anionische oppervlakteactieve stoffen, omdat deze niet wordt beïnvloed door de lading van het vezeloppervlak; hun vermogen om statische elektriciteit af te voeren is echter zwak, wat resulteert in een veel slechtere antistatische werking in vergelijking met kationische en amfotere ionische oppervlakteactieve stoffen.
5.Antistatische middelen voor kunststoffen
Werkingsmechanisme van oppervlakteactieve stoffen als antistatische middelen voor kunststoffen: Oppervlakteactieve stoffen adsorberen aan het kunststofoppervlak via van der Waals-krachten door middel van hun hydrofobe koolwaterstofketens, waarbij hun polaire groepen naar buiten gericht zijn. Er vormt zich een gerichte adsorptiefilm van oppervlakteactieve stoffen op het kunststofoppervlak, die elektrische geleidbaarheid biedt waardoor statische ladingen effectief kunnen worden afgevoerd. Tegelijkertijd vermindert de adsorptiefilm ook de wrijving op het kunststofoppervlak.
Antistatische middelen voor kunststoffen worden als volgt ingedeeld op basis van het type oppervlakteactieve stof:
(1) Anionisch type;
(2) Kationisch type;
(3) Amfotere ionische type;
(4) Niet-ionisch type.
Antistatische middelen kunnen op basis van hun toepassingsmethode in twee categorieën worden verdeeld:
(1) Antistatische middelen voor oppervlaktecoating;
(2) Intern mengende antistatische middelen.
Geplaatst op: 14 april 2026