Efeito antiestático de surfactantes

Odetergente A viscosidade dos surfactantes é uma propriedade fundamental que lhes confere as suas aplicações mais práticas. Está presente no quotidiano de milhares de famílias. Além disso, a sua utilização tem aumentado em diversas indústrias e em todos os tipos de produção industrial.

Efeito antiestático de surfactantes

Fibras, plásticos e outros produtos frequentemente geram eletricidade estática devido ao atrito, o que afeta o desempenho de seus produtos. Por exemplo, se tecidos de fibra acumulam eletricidade estática, eles frequentemente apresentam desvantagens como "grudar no corpo" ou "adesão estática", além de serem propensos a absorver poeira ou sujar. O impacto da eletricidade estática em produtos plásticos é ainda maior. Esses produtos não apenas atraem poeira com facilidade, afetando sua transparência, limpeza da superfície e aparência, como também reduzem sua usabilidade e valor.

Para eliminar esse fenômeno de eletricidade estática, o método antiestático com surfactantes é o mais utilizado atualmente. Esses surfactantes são chamados deantiestático agentes.

1. Fenômenos eletrostáticos e suas causas

Embora existam algumas diferenças nos resultados obtidos por diferentes pesquisadores em relação à ordem de eletrização das fibras, fibras com ligações amida, como lã, náilon e lã artificial, tendem a ser carregadas positivamente.

A ordem de carga elétrica das substâncias, de positiva para negativa, é a seguinte: (+) Poliuretano – Cabelo – Nylon – Lã – Seda – Fibra de viscose – Algodão – Borracha rígida – Fibra de acetato – Vinylon – Polipropileno – Poliéster – Poliacrilonitrila – Cloreto de polivinila – Cloreto de vinila – Copolímero de acrilonitrila – Polietileno – Politetrafluoroetileno (-). Embora a causa da geração de eletricidade estática ainda não seja totalmente compreendida, acredita-se que, quando diferentes tipos de objetos se atritam, cargas em movimento são geradas entre os objetos em atrito, produzindo assim eletricidade estática. O tipo de carga que um objeto carrega pode ser determinado pelo ganho ou perda de elétrons. Se um objeto perde elétrons, ele se torna positivamente carregado; se ganha elétrons, torna-se negativamente carregado.

1. Agente antiestático

Existem dois métodos principais para eliminar a eletricidade estática:

Método físico: Como a intensidade da eletricidade estática é afetada pela temperatura e umidade, métodos físicos como o ajuste de temperatura e umidade, e a descarga corona, podem ser usados ​​para eliminar a eletricidade estática na superfície dos objetos.

método químico de superfícieOu seja, utilizando surfactantes, também conhecidos como agentes antiestáticos, para realizar o tratamento superficial de fibras e produtos plásticos ou para misturá-los aos plásticos com o objetivo de eliminar a eletricidade estática.

2.I. Agentes antiestáticos para fibras

Condições que os agentes antiestáticos devem cumprir:

(1) Não altere a sensação ao toque da fibra;

(2) Bom efeito antiestático, pequena dosagem e ainda eficaz em baixas temperaturas;

(3) Boa compatibilidade com fibras de resina;

(4) Boa compatibilidade com outros aditivos;

(5) Sem fenômeno de espuma e sem manchas de água;

(6) Não tóxico e não prejudicial à pele;

(7) Pode manter boa estabilidade.

2.2. Tipos de agentes antiestáticos

Os principais tipos de agentes antiestáticos utilizados em fibras são os surfactantes catiônicos e os surfactantes iônicos anfotéricos.

2.3. Mecanismo de ação dos agentes antiestáticos

O mecanismo antiestático dos surfactantes utilizados em fibras se manifesta principalmente em dois aspectos: a prevenção da geração de eletricidade estática quando a superfície dos tecidos de fibra é friccionada e a dissipação das cargas superficiais. A prevenção da eletrização por fricção está intimamente relacionada à estrutura dos surfactantes; enquanto a dissipação das cargas superficiais está relacionada à quantidade de adsorção e à higroscopicidade dos surfactantes nos tecidos de fibra.

surfactantes catiônicos podem ser facilmente adsorvidas à superfície de fibras carregadas negativamente através de suas próprias cargas positivas.

①Pode neutralizar a carga superficial da fibra;

②Como os surfactantes catiônicos se adsorvem à superfície da fibra com íons de amônio quaternário carregados positivamente, e as cadeias de hidrocarbonetos hidrofóbicas ficam voltadas para fora, forma-se um filme de adsorção orientado composto por cadeias de hidrocarbonetos na superfície da fibra. Esse filme de adsorção pode reduzir efetivamente a força de atrito gerada na superfície da fibra durante o atrito, enfraquecendo assim o fenômeno de eletrização por atrito.

Em fibras sintéticas com baixa polaridade e forte hidrofobicidade, os surfactantes catiônicos adsorvem-se à superfície da fibra por meio de forças de van der Waals com suas cadeias de hidrocarbonetos hidrofóbicas, enquanto os grupos de amônio quaternário polares ficam voltados para fora, cobrindo a superfície da fibra com grupos polares hidrofílicos. Isso não só aumenta a condutividade da superfície da fibra, como também aumenta sua umidade superficial, o que é benéfico para a dissipação da eletricidade estática gerada pelo atrito e desempenha um papel antiestático.

A quantidade de cloreto de dioctadecilamônio adsorvido na superfície das fibras naturais é significativamente maior do que nas fibras sintéticas. Isso indica que ele possui um melhor efeito antiestático nas fibras naturais.

Assim como os surfactantes catiônicos, os surfactantes iônicos anfotéricos possuem cargas positivas e também podem se adsorver na superfície de fibras carregadas negativamente para neutralizar cargas estáticas. Seus grupos hidrofóbicos também têm o efeito de reduzir o atrito. Além disso, em comparação com os surfactantes catiônicos, eles possuem um grupo aniônico adicional em sua estrutura molecular, o que lhes permite aumentar a umidade e a dissipação de carga. Portanto, os surfactantes iônicos anfotéricos são agentes antiestáticos com bom desempenho, porém seu preço é relativamente alto.

Os surfactantes aniônicos e não iônicos apresentam baixa eficácia antiestática devido à sua baixa capacidade de adsorção na superfície da fibra. A capacidade de adsorção dos surfactantes não iônicos é maior que a dos aniônicos, pois não é afetada pela carga superficial da fibra, porém seu efeito na dissipação da estática é fraco, resultando em uma capacidade antiestática muito inferior à dos surfactantes catiônicos e iônicos anfotéricos.

1. Agente antiestático para plásticos

Mecanismo de ação dos surfactantes como agentes antiestáticos para plásticos: Os surfactantes adsorvem-se na superfície do plástico por meio de forças de van der Waals com suas cadeias de hidrocarbonetos hidrofóbicas, enquanto seus grupos polares se estendem para fora, formando um filme de adsorção orientado de surfactantes na superfície do plástico. Esse filme proporciona condutividade, permitindo que as cargas estáticas se dissipem eficientemente. Ao mesmo tempo, o filme de adsorção também pode reduzir o atrito na superfície do plástico.

Os agentes antiestáticos para plásticos são classificados de acordo com o tipo de surfactante em:

(1) Tipo aniônico;

(2) Tipo catiônico;

(3) Tipo iônico anfótero;

(4) Tipo não iônico.

Os agentes antiestáticos podem ser divididos em duas categorias de acordo com seu método de uso:

(1) Agentes antiestáticos revestidos na superfície;

(2) Agentes antiestáticos do tipo composto.