De waseigenschappen vanoppervlakteactieve stoffenHet is de fundamentele eigenschap die oppervlakteactieve stoffen hun grootste praktische toepassingen geeft. Het speelt een rol in het dagelijks leven van duizenden huishoudens en wordt steeds vaker toegepast in alle aspecten van het leven en diverse industriële productieprocessen.
Antistatisch effectvan oppervlakteactieve stoffen
Vezels, kunststoffen en andere producten genereren vaak statische elektriciteit door wrijving, wat hun prestaties negatief beïnvloedt. Zo hebben vezelstoffen met statische ladingen vaak nadelen zoals aan het lichaam blijven plakken, statische hechting en de neiging om stof aan te trekken en vuil te worden. De negatieve effecten van statische elektriciteit op kunststofproducten zijn nog ernstiger. Statisch geladen kunststofproducten trekken niet alleen gemakkelijk stof aan, wat de transparantie, oppervlaktereinheid en het uiterlijk van de producten aantast, maar verminderen ook hun gebruiksprestaties en waarde.
Om dergelijke statische verschijnselen te elimineren, wordt tegenwoordig veelvuldig gebruikgemaakt van de antistatische methode met oppervlakteactieve stoffen. Deze oppervlakteactieve stoffen staan bekend als antistatische middelen.
Hoofdstuk 1 Statische verschijnselen en hun oorzaken
Hoewel er enkele verschillen zijn in de resultaten van de elektrificatievolgorde van vezels, verkregen door verschillende testers, hebben vezels met amidebindingen, zoals wol, nylon en kunstwol, de neiging om positieve ladingen te dragen. De elektrificatiestatus van gangbare kunststoffen wordt weergegeven in tabel 10.-2. De volgorde van elektrificatie van veelvoorkomende stoffen, van positief naar negatief, is hieronder weergegeven:
(+) Polyurethaan–Haar–Nylon–Wol–Zijde–Viscosevezel–Katoen–Hard rubber–Celluloseacetaatvezel–Vinylon–Polypropyleen–Polyester–Polyacrylonitril–Polyvinylchloride–Vinylchloride-acrylonitril-copolymeer–Polyethyleen–Polytetrafluorethyleen (-).
Het precieze mechanisme van statische elektriciteit is nog niet volledig begrepen, maar er bestaat consensus dat statische elektriciteit ontstaat door mobiele ladingen die tussen objecten worden gegenereerd wanneer verschillende soorten objecten tegen elkaar wrijven. Het type lading dat een object draagt, wordt bepaald door de winst of het verlies van elektronen. Een object wordt positief geladen wanneer het elektronen verliest en negatief geladen wanneer het elektronen wint.
Hoofdstuk 2 Antistatische middelen
Er zijn twee belangrijke methoden om statische elektriciteit te elimineren:
(1) Fysische methoden. Omdat de omvang van statische elektriciteit wordt beïnvloed door temperatuur en vochtigheid, kunnen fysische benaderingen zoals het aanpassen van temperatuur en vochtigheid en corona-ontlading worden gebruikt om statische elektriciteit op het oppervlak van voorwerpen te verwijderen.
(2) Oppervlaktechemische methoden, namelijk het gebruik van oppervlakteactieve stoffen (ook wel antistatische middelen genoemd) om een oppervlaktebehandeling uit te voeren op vezel- en kunststofproducten of deze in kunststoffen te mengen om het doel van statische ontlading te bereiken.
1. Antistatische middelen voor vezels
Vereiste eigenschappen van antistatische middelen:
(1) Verandert de textuur van de vezels niet; (2) Goede antistatische werking bij lage dosering en effectiviteit bij lage temperaturen; (3) Goede compatibiliteit met harsvezels; (4) Uitstekende compatibiliteit met andere hulpstoffen; (5) Schuimt niet en vormt geen watervlekken; (6) Niet giftig en niet irriterend voor de huid; (7) Behoudt een goede stabiliteit.
Soorten antistatische middelen
De belangrijkste soorten antistatische middelen die voor vezels worden gebruikt, zijn kationische en amfotere oppervlakteactieve stoffen.
Werkingsmechanisme van antistatische middelen
Het antistatische mechanisme van oppervlakteactieve stoffen die worden gebruikt voor antistatische doeleinden in vezels, komt hoofdzakelijk tot uiting in twee aspecten: het voorkomen van statische elektriciteitsopwekking wanneer vezelweefsels aan wrijving worden blootgesteld en het bevorderen van de afvoer van oppervlakteladingen. Het voorkomen van wrijvingselektrificatie hangt nauw samen met de structuur van de oppervlakteactieve stoffen, terwijl de afvoer van oppervlakteladingen samenhangt met het adsorptievermogen en de hygroscopiciteit van de oppervlakteactieve stoffen op de vezelweefsels.
Kationische oppervlakteactieve stoffen kunnen gemakkelijk adsorberen op negatief geladen vezeloppervlakken dankzij hun eigen positieve lading.
①Ze kunnen de oppervlakte ladingen van vezels neutraliseren;
②Kationische oppervlakteactieve stoffen adsorberen op vezeloppervlakken in een oriëntatie waarbij positief geladen quaternaire ammoniumionen zich hechten aan het vezeloppervlak en hydrofobe koolwaterstofketens naar buiten wijzen, waardoor een georiënteerde adsorptiefilm van koolwaterstofketens op het vezeloppervlak wordt gevormd. Deze adsorptiefilm kan de wrijving op het vezeloppervlak tijdens wrijving effectief verminderen en wrijvingselektrificatie verzwakken.
Bij synthetische vezels met een lage polariteit en sterke hydrofobiciteit adsorberen kationische oppervlakteactieve stoffen via van der Waals-krachten aan het vezeloppervlak door middel van hun hydrofobe koolwaterstofketens, terwijl de polaire quaternaire ammoniumgroepen naar buiten gericht zijn. Het vezeloppervlak wordt zo bedekt met hydrofiele polaire groepen, wat niet alleen de geleidbaarheid van het vezeloppervlak verbetert, maar ook de oppervlaktevochtigheid verhoogt. Dit vergemakkelijkt de afvoer van statische elektriciteit die door wrijving wordt opgewekt en zorgt voor een antistatisch effect.
De adsorptiecapaciteit van dioctadecylammoniumchloride op oppervlakken van natuurlijke vezels is aanzienlijk hoger dan die op synthetische vezels, wat erop wijst dat het betere antistatische eigenschappen heeft op natuurlijke vezels.
Net als kationische oppervlakteactieve stoffen dragen amfotere oppervlakteactieve stoffen positieve ladingen en kunnen ze adsorberen op negatief geladen vezeloppervlakken om statische ladingen te neutraliseren. Hun hydrofobe groepen verminderen bovendien wrijving. In vergelijking met kationische oppervlakteactieve stoffen hebben amfotere oppervlakteactieve stoffen een extra anionische groep in hun moleculaire structuur, wat zorgt voor een betere vochtretentie en ladingafvoer. Daarom zijn amfotere oppervlakteactieve stoffen zeer effectieve antistatische middelen, zij het tegen een relatief hoge prijs.
Anionische en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen vertonen een slechte antistatische werking vanwege hun lage adsorptiecapaciteit op vezeloppervlakken. De adsorptiehoeveelheid van niet-ionische oppervlakteactieve stoffen wordt niet beïnvloed door de oppervlakte lading van de vezels en is hoger dan die van anionische oppervlakteactieve stoffen, maar ze hebben een zwak effect op statische ontlading. Daarom is hun antistatische capaciteit veel lager dan die van kationische en amfotere oppervlakteactieve stoffen.
2. Antistatische middelen voor kunststoffen
Het antistatische mechanisme van oppervlakteactieve stoffen die als antistatische middelen voor kunststoffen worden gebruikt, is als volgt: oppervlakteactieve stoffen adsorberen op kunststofoppervlakken door middel van hun hydrofobe koolwaterstofketens via van der Waals-krachten, waarbij de polaire groepen naar buiten gericht zijn. Er vormt zich een georiënteerde adsorptiefilm van oppervlakteactieve stoffen op het kunststofoppervlak die geleidend is, waardoor statische ladingen efficiënt kunnen worden afgevoerd. Tegelijkertijd kan de adsorptiefilm ook wrijving op kunststofoppervlakken verminderen.
Classificatie van antistatische middelen voor kunststoffen op basis van het type oppervlakteactieve stof:
(1)Anionisch type;
(2) Kationisch type;
(3) Amfoterisch type;
(4) Niet-ionisch type.
Antistatische middelen kunnen op basis van de toepassingsmethode in twee categorieën worden verdeeld:
(1) Antistatische middelen voor oppervlaktecoating;
(2) Het samenstellen van antistatische middelen.
Geplaatst op: 10 oktober 2026