Właściwość praniaśrodki powierzchniowo czynneTo podstawowa cecha, która zapewnia surfaktantom ich największe praktyczne zastosowania. Jest obecna w codziennym życiu tysięcy gospodarstw domowych i jest coraz częściej stosowana we wszystkich dziedzinach życia i różnych procesach produkcji przemysłowej.
Efekt antystatycznyśrodków powierzchniowo czynnych
Włókna, tworzywa sztuczne i inne produkty często generują elektryczność statyczną w wyniku tarcia, co pogarsza ich właściwości użytkowe. Na przykład tkaniny z włókien naładowanych elektrostatycznie często wykazują wady, takie jak przyleganie do ciała, elektryczność statyczna oraz skłonność do wchłaniania kurzu i brudzenia się. Negatywny wpływ elektryczności statycznej na produkty z tworzyw sztucznych jest jeszcze poważniejszy. Produkty z tworzyw sztucznych naładowane elektrostatycznie nie tylko łatwo absorbują kurz, co pogarsza ich przejrzystość, czystość powierzchni i wygląd, ale także obniża ich wydajność i wartość użytkową.
Aby wyeliminować takie zjawiska statyczne, powszechnie stosuje się obecnie metodę antystatyczną z użyciem surfaktantów. Surfaktanty takie nazywane są środkami antystatycznymi.
Rozdział 1 Zjawiska statyczne i ich przyczyny
Chociaż istnieją pewne rozbieżności w wynikach sekwencji elektryzacji włókien uzyskanych przez różne testery, włókna zawierające wiązania amidowe, takie jak wełna, nylon i wełna syntetyczna, mają tendencję do przenoszenia ładunków dodatnich. Stan elektryzacji popularnych tworzyw sztucznych przedstawiono w tabeli 10.-2. Poniżej przedstawiono sekwencję elektryzacji powszechnych substancji od dodatniej do ujemnej:
(+) Poliuretan–Włosy–Nylon–Wełna–Jedwab–Włókno wiskozowe–Bawełna–Twarda guma–Włókno octanu celulozy–Vinylon–Polipropylen–Poliester–Poliakrylonitryl–Polichlorek winylu–Kopolimer chlorku winylu i akrylonitrylu–Polietylen–Politetrafluoroetylen (-).
Dokładny mechanizm generowania elektryczności statycznej nie jest w pełni poznany, jednak panuje zgoda co do tego, że elektryczność statyczna powstaje w wyniku ładunków ruchomych generowanych między obiektami, gdy obiekty różnych typów ocierają się o siebie. Rodzaj ładunku, jaki niesie obiekt, zależy od zysku lub utraty elektronów. Obiekt naładowuje się dodatnio, gdy traci elektrony, i ujemnie, gdy je zyskuje.
Sekcja 2 Środki antystatyczne
Istnieją dwie główne metody eliminacji elektryczności statycznej:
(1) Metody fizyczne. Ponieważ na wielkość elektryczności statycznej wpływa temperatura i wilgotność, do usuwania elektryczności statycznej z powierzchni przedmiotów można stosować metody fizyczne, takie jak regulacja temperatury i wilgotności oraz wyładowania koronowe.
(2) Metody chemicznej obróbki powierzchni, mianowicie stosowanie środków powierzchniowo czynnych (zwanych również środkami antystatycznymi) do przeprowadzania obróbki powierzchniowej włókien i produktów z tworzyw sztucznych lub dodawania ich do tworzyw sztucznych w celu eliminacji ładunków elektrostatycznych.
1. Środki antystatyczne do włókien
Wymagane właściwości środków antystatycznych:
(1) Nie zmienia odczucia włókien w dotyku; (2) Dobre właściwości antystatyczne przy niskim dawkowaniu i skuteczność w niskich temperaturach; (3) Dobra kompatybilność z włóknami żywicznymi; (4) Doskonała kompatybilność z innymi środkami pomocniczymi; (5) Nie pieni się i nie tworzy plam wodnych; (6) Nietoksyczny i niepodrażniający skóry; (7) Zachowujący dobrą stabilność.
Rodzaje środków antystatycznych
Głównymi rodzajami środków antystatycznych stosowanych w przypadku włókien są surfaktanty kationowe i amfoteryczne.
Mechanizm działania środków antystatycznych
Mechanizm antystatyczny surfaktantów stosowanych do celów antystatycznych włókien odzwierciedla się głównie w dwóch aspektach: zapobieganiu generowaniu ładunków elektrostatycznych podczas tarcia włókien oraz ułatwianiu rozpraszania ładunków powierzchniowych. Zapobieganie elektryzowaniu się wskutek tarcia jest ściśle związane ze strukturą surfaktantów, natomiast rozpraszanie ładunków powierzchniowych wiąże się ze zdolnością adsorpcyjną i higroskopijnością surfaktantów na włóknach.
Surfaktanty kationowe mogą łatwo adsorbować się na powierzchniach włókien o ładunku ujemnym dzięki własnym ładunkom dodatnim.
①Potrafią neutralizować ładunki powierzchniowe włókien;
②Surfaktanty kationowe adsorbują się na powierzchni włókien w orientacji, w której dodatnio naładowane czwartorzędowe jony amoniowe przyłączają się do powierzchni włókna, a hydrofobowe łańcuchy węglowodorowe są skierowane na zewnątrz, tworząc zorientowany film adsorpcyjny złożony z łańcuchów węglowodorowych na powierzchni włókna. Ten film adsorpcyjny może skutecznie zmniejszać tarcie na powierzchni włókna podczas tarcia i osłabiać elektryzację tarciową.
W przypadku włókien syntetycznych o niskiej polarności i silnej hydrofobowości, surfaktanty kationowe adsorbują się na powierzchni włókien za pośrednictwem sił van der Waalsa, za pośrednictwem hydrofobowych łańcuchów węglowodorowych, podczas gdy polarne czwartorzędowe grupy amoniowe są skierowane na zewnątrz. W ten sposób powierzchnia włókna jest pokryta hydrofilowymi grupami polarnymi, co nie tylko poprawia przewodność elektryczną, ale także zwiększa jej wilgotność, ułatwiając rozpraszanie elektryczności statycznej generowanej przez tarcie i zapewniając efekt antystatyczny.
Zdolność adsorpcji chlorku dioktadecyloamoniowego na powierzchniach włókien naturalnych jest znacznie większa niż na włóknach syntetycznych, co wskazuje, że ma on lepsze właściwości antystatyczne na włóknach naturalnych.
Podobnie jak surfaktanty kationowe, surfaktanty amfoteryczne posiadają ładunki dodatnie i mogą adsorbować się na ujemnie naładowanych powierzchniach włókien, neutralizując ładunki elektrostatyczne. Ich grupy hydrofobowe zmniejszają również tarcie. W porównaniu z surfaktantami kationowymi, surfaktanty amfoteryczne posiadają dodatkową grupę anionową w strukturze cząsteczkowej, co umożliwia lepsze zatrzymywanie wilgoci i rozpraszanie ładunku. Dlatego surfaktanty amfoteryczne są skutecznymi środkami antystatycznymi, aczkolwiek charakteryzują się stosunkowo wysoką ceną.
Surfaktanty anionowe i niejonowe wykazują słabe właściwości antystatyczne ze względu na niską zdolność adsorpcji na powierzchni włókien. Stopień adsorpcji surfaktantów niejonowych nie zależy od ładunku powierzchniowego włókien i jest wyższy niż surfaktantów anionowych, jednak mają one słaby wpływ na rozpraszanie ładunków elektrostatycznych. W związku z tym ich zdolność antystatyczna jest znacznie gorsza niż surfaktantów kationowych i amfoterycznych.
2. Środki antystatyczne do tworzyw sztucznych
Mechanizm działania antystatycznego surfaktantów stosowanych jako środki antystatyczne w tworzywach sztucznych jest następujący: surfaktanty adsorbują się na powierzchniach tworzyw sztucznych za pomocą hydrofobowych łańcuchów węglowodorowych poprzez siły van der Waalsa, z grupami polarnymi rozciągającymi się na zewnątrz. Na powierzchni tworzywa sztucznego tworzy się zorientowana warstwa adsorpcyjna surfaktantów, zapewniająca przewodność elektryczną i umożliwiająca efektywne rozpraszanie ładunków elektrostatycznych. Jednocześnie warstwa adsorpcyjna może również zmniejszać tarcie na powierzchniach tworzyw sztucznych.
Klasyfikacja środków antystatycznych do tworzyw sztucznych według rodzaju środka powierzchniowo czynnego:
(1)Typ anionowy;
(2) Typ kationowy;
(3) Typ amfoteryczny;
(4) Typ niejonowy.
Środki antystatyczne można podzielić na dwie kategorie ze względu na metodę stosowania:
(1) Środki antystatyczne do powlekania powierzchni;
(2) Mieszanie środków antystatycznych.
Czas publikacji: 10-10-2026