Средство для стиркиповерхностно-активные веществаЭто фундаментальное свойство, определяющее наибольшее практическое применение поверхностно-активных веществ. Оно присутствует в повседневной жизни тысяч домохозяйств и все чаще применяется во всех сферах жизни и различных промышленных производственных процессах.
Антистатический эффектповерхностно-активных веществ
Волокна, пластмассы и другие изделия часто генерируют статическое электричество из-за трения, что ухудшает их эксплуатационные характеристики. Например, волокнистые ткани со статическим зарядом часто имеют такие недостатки, как прилипание к телу, статическое прилипание и склонность к впитыванию пыли и загрязнению. Негативное воздействие статического электричества на изделия из пластмассы еще более серьезно. Заряженные статическим электричеством пластмассовые изделия не только легко впитывают пыль, что ухудшает прозрачность, чистоту поверхности и внешний вид изделий, но и снижают их эксплуатационные характеристики и стоимость.
Для устранения подобных статических явлений в настоящее время широко применяется метод антистатического воздействия с использованием поверхностно-активных веществ. Такие поверхностно-активные вещества известны как антистатические агенты.
Раздел 1. Статические явления и их причины.
Хотя результаты определения последовательности электризации волокон, полученные разными исследователями, несколько различаются, волокна, содержащие амидные связи, такие как шерсть, нейлон и искусственная шерсть, как правило, несут положительный заряд. Состояние электризации распространенных пластмасс показано в таблице 10.-2. Последовательность электризации распространенных веществ от положительного к отрицательному значению приведена ниже:
(+) Полиуретан–Волосы–Нейлон–Шерсть–Шелк–Вискозное волокно–Хлопок–Твердая резина–Волокно из ацетата целлюлозы–Винилон–Полипропилен–Полиэстер–Полиакрилонитрил–Поливинилхлорид–Сополимер винилхлорида и акрилонитрила–полиэтилен–Политетрафторэтилен (-).
Точный механизм генерации статического электричества до конца не изучен, однако существует консенсус относительно того, что статическое электричество возникает из-за подвижных зарядов, генерируемых между объектами, когда различные типы объектов трутся друг о друга. Тип заряда, который несет объект, определяется приобретением или потерей электронов. Объект становится положительно заряженным, когда теряет электроны, и отрицательно заряженным, когда приобретает электроны.
Раздел 2. Антистатические агенты
Существует два основных метода устранения статического электричества:
(1) Физические методы. Поскольку величина статического электричества зависит от температуры и влажности, для удаления статического электричества с поверхности изделий можно использовать физические методы, такие как регулирование температуры и влажности и коронный разряд.
(2) Химические методы обработки поверхности, а именно использование поверхностно-активных веществ (также называемых антистатическими агентами) для обработки поверхности волоконных и пластиковых изделий или их добавления в пластмассы с целью устранения статического электричества.
1. Антистатические средства для волокон
Необходимые свойства антистатических агентов:
(1) Не изменяет тактильные ощущения волокон; (2) Хорошие антистатические свойства при низкой дозировке и эффективность при низких температурах; (3) Хорошая совместимость с полимерными волокнами; (4) Отличная совместимость с другими вспомогательными веществами; (5) Не пенится и не образует пятен от воды; (6) Нетоксично и не раздражает кожу; (7) Сохраняет хорошую стабильность.
Виды антистатических агентов
Основными типами антистатических агентов, используемых для волокон, являются катионные и амфотерные поверхностно-активные вещества.
Механизм действия антистатических средств
Антистатический механизм действия поверхностно-активных веществ, используемых для защиты волокон от статического электричества, в основном проявляется в двух аспектах: предотвращении образования статического электричества при трении волокон и облегчении рассеивания поверхностных зарядов. Предотвращение электризации при трении тесно связано со структурой поверхностно-активных веществ, тогда как рассеивание поверхностных зарядов связано с адсорбционной способностью и гигроскопичностью поверхностно-активных веществ на волокнах.
Катионные поверхностно-активные вещества легко адсорбируются на отрицательно заряженных поверхностях волокон благодаря своим собственным положительным зарядам.
①Они способны нейтрализовать поверхностные заряды волокон;
②Катионные поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности волокон в ориентации, при которой положительно заряженные ионы четвертичного аммония присоединяются к поверхности волокна, а гидрофобные углеводородные цепи направлены наружу, образуя ориентированную адсорбционную пленку, состоящую из углеводородных цепей, на поверхности волокна. Эта адсорбционная пленка может эффективно снижать трение на поверхности волокна во время трения и ослаблять электрическое поле трения.
В случае синтетических волокон с низкой полярностью и сильной гидрофобностью катионные поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности волокон за счет сил Ван дер Ваальса благодаря своим гидрофобным углеводородным цепям, в то время как полярные четвертичные аммониевые группы обращены наружу. Таким образом, поверхность волокна покрывается гидрофильными полярными группами, что не только улучшает проводимость поверхности волокна, но и повышает ее поверхностную влажность, способствуя рассеиванию статического электричества, возникающего при трении, и обеспечивая антистатический эффект.
Адсорбционная способность хлорида диоктадециламмония на поверхности натуральных волокон значительно выше, чем на синтетических волокнах, что указывает на лучшие антистатические свойства, достигаемые на натуральных волокнах.
Подобно катионным поверхностно-активным веществам, амфотерные поверхностно-активные вещества несут положительные заряды и могут адсорбироваться на отрицательно заряженных поверхностях волокон, нейтрализуя статический заряд. Их гидрофобные группы также снижают трение. По сравнению с катионными поверхностно-активными веществами, амфотерные поверхностно-активные вещества имеют дополнительную анионную группу в своей молекулярной структуре, что обеспечивает лучшее удержание влаги и рассеивание заряда. Поэтому амфотерные поверхностно-активные вещества являются высокоэффективными антистатическими агентами, хотя и по относительно высокой цене.
Анионные и неионогенные поверхностно-активные вещества демонстрируют низкую антистатическую эффективность из-за их низкой адсорбционной способности на поверхности волокон. Количество адсорбированного вещества неионогенными поверхностно-активными веществами не зависит от поверхностного заряда волокон и выше, чем у анионных, однако они оказывают слабое влияние на рассеивание статического электричества. Следовательно, их антистатическая способность значительно уступает способности катионных и амфотерных поверхностно-активных веществ.
2. Антистатические средства для пластмасс
Механизм антистатического действия поверхностно-активных веществ, используемых в качестве антистатических агентов для пластика, заключается в следующем: поверхностно-активные вещества адсорбируются на пластиковых поверхностях за счет своих гидрофобных углеводородных цепей посредством сил Ван дер Ваальса, при этом полярные группы направлены наружу. На поверхности пластика образуется ориентированная адсорбционная пленка из поверхностно-активных веществ, обеспечивающая проводимость и позволяющая эффективно рассеивать статические заряды. Одновременно адсорбционная пленка также может снижать трение на пластиковых поверхностях.
Классификация антистатических средств для пластмасс по типу поверхностно-активных веществ:
(1)Анионный тип;
(2) Катионный тип;
(3) Амфотерный тип;
(4) Неионный тип.
Антистатические средства можно разделить на две категории в зависимости от способа применения:
(1) Антистатические агенты для поверхностного покрытия;
(2) Составление антистатических агентов.
Дата публикации: 10 октября 2026 г.