Lastnost pranjapovršinsko aktivne snovije temeljna lastnost, ki daje površinsko aktivnim snovem njihovo največjo praktično uporabo. Vključena je v vsakdanje življenje tisočih gospodinjstev in se vse bolj uporablja v vseh življenjskih slojih in različnih industrijskih proizvodnih procesih.
Antistatični učinekpovršinsko aktivnih snovi
Vlakna, plastika in drugi izdelki zaradi trenja pogosto ustvarjajo statično elektriko, kar poslabša njihovo uporabnost. Na primer, vlaknene tkanine s statičnimi naboji imajo pogosto pomanjkljivosti, kot so oprijemanje telesa, statična adhezija in nagnjenost k vpijanju prahu in umazaniji. Negativni vplivi statične elektrike na plastične izdelke so še hujši. Statično nabiti plastični izdelki ne le zlahka vpijajo prah, kar poškoduje prosojnost, čistočo površine in videz izdelkov, temveč tudi zmanjša njihovo uporabnost in vrednost.
Za odpravo takšnih statičnih pojavov se trenutno pogosto uporablja antistatična metoda s površinsko aktivnimi snovmi. Takšne površinsko aktivne snovi so znane kot antistatična sredstva.
Oddelek 1 Statični pojavi in njihovi vzroki
Čeprav obstajajo nekatera odstopanja v rezultatih zaporedja elektrifikacije vlaken, ki so jih dobili različni preizkuševalci, vlakna, ki vsebujejo amidne vezi, kot so volna, najlon in umetna volna, ponavadi nosijo pozitivne naboje. Stanje elektrifikacije običajnih plastik je prikazano v tabeli 10.‑2. Zaporedje elektrifikacije običajnih snovi od pozitivne do negativne je navedeno spodaj:
(+) Poliuretan–Lasje–Najlon–Volna–Svila–Viskozna vlakna–Bombaž–Trda guma–Celulozna acetatna vlakna–Vinilon–Polipropilen–Poliester–Poliakrilonitril–Polivinilklorid–Kopolimer vinilklorida in akrilonitrila–Polietilen–Politetrafluoroetilen (-).
Natančen mehanizem nastajanja statične elektrike ni povsem razumljen, vendar obstaja soglasje, da statična elektrika nastane zaradi mobilnih nabojev, ki nastanejo med predmeti, ko se različni tipi predmetov drgnejo drug ob drugega. Vrsta naboja, ki ga predmet nosi, je odvisna od pridobitve ali izgube elektronov. Predmet postane pozitivno nabit, ko izgubi elektrone, in negativno nabit, ko elektrone pridobi.
Oddelek 2 Antistatična sredstva
Obstajata dva glavna načina za odpravo statične elektrike:
(1) Fizikalne metode. Ker na velikost statične elektrike vplivata temperatura in vlažnost, se za odstranitev statične elektrike na površini predmetov lahko uporabijo fizikalni pristopi, kot sta prilagajanje temperature in vlažnosti ter koronski razelektritev.
(2) Površinske kemične metode, in sicer uporaba površinsko aktivnih snovi (imenovanih tudi antistatična sredstva) za površinsko obdelavo vlaknenih in plastičnih izdelkov ali njihovo mešanje s plastiko za dosego cilja odstranjevanja statične elektrike.
1. Antistatična sredstva za vlakna
Zahtevane lastnosti antistatičnih sredstev:
(1) Ne spreminjajo občutka vlaken na otip; (2) Dobra antistatična učinkovitost z nizkim odmerkom in učinkovitostjo pri nizkih temperaturah; (3) Dobra združljivost s smolnimi vlakni; (4) Odlična združljivost z drugimi pomožnimi sredstvi; (5) Ne peni se in ne nastajajo madeži zaradi vode; (6) Nestrupeno in ne draži kože; (7) Ohranja dobro stabilnost.
Vrste antistatičnih sredstev
Glavne vrste antistatičnih sredstev, ki se uporabljajo za vlakna, so kationske in amfoterne površinsko aktivne snovi.
Mehanizem delovanja antistatičnih sredstev
Antistatični mehanizem površinsko aktivnih snovi, ki se uporabljajo za antistatične namene v vlaknih, se odraža predvsem v dveh vidikih: preprečevanju nastajanja statične elektrike, ko so vlaknene tkanine izpostavljene trenju, in olajšanju odvajanja površinskih nabojev. Preprečevanje elektrifikacije zaradi trenja je tesno povezano s strukturo površinsko aktivnih snovi, medtem ko je odvajanje površinskih nabojev povezano z adsorpcijsko sposobnostjo in higroskopičnostjo površinsko aktivnih snovi na vlaknenih tkaninah.
Kationske površinsko aktivne snovi se lahko zlahka adsorbirajo na negativno nabite površine vlaken prek lastnih pozitivnih nabojev.
①Lahko nevtralizirajo površinske naboje vlaken;
2Kationske površinsko aktivne snovi se adsorbirajo na površine vlaken v orientaciji, kjer se pozitivno nabiti kvaternarni amonijevi ioni vežejo na površino vlaken, hidrofobne ogljikovodikove verige pa so usmerjene navzven in tvorijo usmerjen adsorpcijski film, sestavljen iz ogljikovodikovih verig na površini vlaken. Ta adsorpcijski film lahko učinkovito zmanjša trenje na površini vlaken med trenjem in oslabi elektrifikacijo zaradi trenja.
Pri sintetičnih vlaknih z nizko polarnostjo in močno hidrofobnostjo se kationske površinsko aktivne snovi adsorbirajo na površino vlaken s pomočjo van der Waalsovih sil prek svojih hidrofobnih ogljikovodikovih verig, medtem ko so polarne kvaterne amonijeve skupine obrnjene navzven. Površina vlaken je tako prekrita s hidrofilnimi polarnimi skupinami, kar ne le izboljša prevodnost površine vlaken, temveč tudi poveča njeno površinsko vlažnost, kar olajša odvajanje statične elektrike, ki nastane zaradi trenja, in zagotavlja antistatične učinke.
Adsorpcijska sposobnost dioktadecil amonijevega klorida na površinah naravnih vlaken je bistveno večja kot na sintetičnih vlaknih, kar kaže na boljše antistatične lastnosti na naravnih vlaknih.
Tako kot kationske površinsko aktivne snovi tudi amfoterne površinsko aktivne snovi nosijo pozitivne naboje in se lahko adsorbirajo na negativno nabite površine vlaken, da nevtralizirajo statične naboje. Njihove hidrofobne skupine prav tako zmanjšujejo trenje. V primerjavi s kationskimi površinsko aktivnimi snovmi imajo amfoterne površinsko aktivne snovi v svoji molekularni strukturi dodatno anionsko skupino, ki omogoča boljše zadrževanje vlage in odvajanje naboja. Zato so amfoterne površinsko aktivne snovi visoko učinkovita antistatična sredstva, čeprav po relativno visoki ceni.
Anionske in neionske površinsko aktivne snovi kažejo slabo antistatično delovanje zaradi nizke adsorpcijske sposobnosti na površinah vlaken. Adsorpcijska količina neionskih površinsko aktivnih snovi ni odvisna od površinskega naboja vlaken in je višja kot pri anionskih površinsko aktivnih snoveh, vendar imajo šibek učinek na odvajanje statične elektrike. Zato je njihova antistatična sposobnost precej slabša od sposobnosti kationskih in amfoternih površinsko aktivnih snovi.
2. Antistatična sredstva za plastiko
Antistatični mehanizem površinsko aktivnih snovi, ki se uporabljajo kot plastična antistatična sredstva, je naslednji: površinsko aktivne snovi se adsorbirajo na plastične površine s svojimi hidrofobnimi ogljikovodikovimi verigami preko van der Waalsovih sil, pri čemer se polarne skupine raztezajo navzven. Na plastični površini se tvori orientiran adsorpcijski film površinsko aktivnih snovi, ki zagotavlja prevodnost in omogoča učinkovito odvajanje statičnih nabojev. Hkrati lahko adsorpcijski film tudi zmanjša trenje na plastičnih površinah.
Razvrstitev plastičnih antistatičnih sredstev glede na vrsto površinsko aktivne snovi:
(1)Anionski tip;
(2) kationski tip;
(3) Amfoterni tip;
(4) Neionski tip.
Antistatična sredstva lahko glede na način uporabe razdelimo v dve kategoriji:
(1) Antistatična sredstva za površinske premaze;
(2) Mešana antistatična sredstva.
Čas objave: 10. oktober 2026