ฤทธิ์ต้านไฟฟ้าสถิตของสารลดแรงตึงผิว

เดอะผงซักฟอก คุณสมบัติพื้นฐานของสารลดแรงตึงผิวคือคุณสมบัติที่ทำให้สารลดแรงตึงผิวมีประโยชน์ใช้สอยมากมาย มันเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของครัวเรือนนับพัน ยิ่งไปกว่านั้น ยังมีการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ และการผลิตทางอุตสาหกรรมทุกประเภทเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

ฤทธิ์ต้านไฟฟ้าสถิตของสารลดแรงตึงผิว

เส้นใย พลาสติก และผลิตภัณฑ์อื่นๆ มักเกิดไฟฟ้าสถิตเนื่องจากแรงเสียดทาน ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น หากผ้าใยสังเคราะห์มีไฟฟ้าสถิต มักจะเกิดข้อเสีย เช่น "ติดร่างกาย" หรือ "การยึดเกาะด้วยไฟฟ้าสถิต" รวมถึงมีแนวโน้มที่จะดูดซับฝุ่นหรือสกปรกได้ง่าย ผลกระทบของไฟฟ้าสถิตต่อผลิตภัณฑ์พลาสติกนั้นยิ่งรุนแรงกว่า ไม่เพียงแต่ผลิตภัณฑ์จะดึงดูดฝุ่นได้ง่าย ส่งผลต่อความโปร่งใส ความสะอาดของพื้นผิว และรูปลักษณ์ แต่ยังลดความสามารถในการใช้งานและมูลค่าของผลิตภัณฑ์อีกด้วย

เพื่อขจัดปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตนี้ ปัจจุบันวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดคือวิธีการใช้สารลดแรงตึงผิวป้องกันไฟฟ้าสถิต สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้เรียกว่าป้องกันไฟฟ้าสถิต ตัวแทน

1. ปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตและสาเหตุของปรากฏการณ์เหล่านั้น

แม้ว่าผลลัพธ์ที่ได้จากนักวิจัยต่าง ๆ จะมีความแตกต่างกันบ้างในเรื่องลำดับการเกิดประจุไฟฟ้าในเส้นใย แต่โดยทั่วไปแล้วเส้นใยที่มีพันธะอะไมด์ เช่น ขนสัตว์ ไนลอน และขนสัตว์เทียม มักจะมีประจุบวก

สถานะการประจุไฟฟ้าทั่วไปของสารต่างๆ จากบวกไปลบ มีดังนี้: (+) โพลียูรีเทน – เส้นผม – ไนลอน – ขนสัตว์ – ไหม – เส้นใยวิสโคส – ฝ้าย – ยางแข็ง – เส้นใยอะซิเตท – ไวนิลอน – โพลีโพรพีลีน – โพลีเอสเตอร์ – โพลีอะคริโลไนไตรล์ – โพลีไวนิลคลอไรด์ – ไวนิลคลอไรด์ – อะคริโลไนไตรล์โคพอลิเมอร์ – โพลีเอทิลีน – โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (-) แม้ว่าสาเหตุของการเกิดไฟฟ้าสถิตจะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่โดยทั่วไปเชื่อกันว่าเมื่อวัตถุต่างชนิดกันเสียดสีกัน จะเกิดประจุเคลื่อนที่ขึ้นระหว่างวัตถุที่เสียดสีกัน ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตขึ้น ชนิดของประจุที่วัตถุมีนั้นสามารถกำหนดได้จากการรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน หากวัตถุสูญเสียอิเล็กตรอน มันจะกลายเป็นประจุบวก หากมันได้รับอิเล็กตรอน มันจะกลายเป็นประจุลบ

1. สารป้องกันไฟฟ้าสถิต

มีสองวิธีหลักในการกำจัดไฟฟ้าสถิต:

วิธีทางกายภาพ: เนื่องจากขนาดของไฟฟ้าสถิตได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิและความชื้น จึงสามารถใช้วิธีทางกายภาพ เช่น การปรับอุณหภูมิและความชื้น และการปล่อยประจุโคโรนา เพื่อกำจัดไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวของวัตถุได้

วิธีทางเคมีพื้นผิวกล่าวคือ การใช้สารลดแรงตึงผิว หรือที่รู้จักกันในชื่อสารป้องกันไฟฟ้าสถิต ในการปรับสภาพพื้นผิวของเส้นใยและผลิตภัณฑ์พลาสติก หรือผสมสารเหล่านี้ลงในพลาสติก เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการกำจัดไฟฟ้าสถิต

2.1. สารป้องกันไฟฟ้าสถิตสำหรับเส้นใย

คุณสมบัติที่สารป้องกันไฟฟ้าสถิตควรมี:

(1) ห้ามเปลี่ยนแปลงสัมผัสของเส้นใย

(2) มีฤทธิ์ป้องกันไฟฟ้าสถิตที่ดี ปริมาณน้อย และยังคงมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำ

(3) เข้ากันได้ดีกับเส้นใยเรซิน

(4) เข้ากันได้ดีกับสารเติมแต่งอื่นๆ

(5) ไม่มีปรากฏการณ์ฟองและไม่มีคราบน้ำ

(6) ไม่เป็นพิษและไม่เป็นอันตรายต่อผิวหนัง

(7) สามารถรักษาเสถียรภาพที่ดีได้

2.2 ประเภทของสารป้องกันไฟฟ้าสถิต

สารป้องกันไฟฟ้าสถิตหลักที่ใช้กับเส้นใย ได้แก่ สารลดแรงตึงผิวไอออนิกประจุบวกและไอออนิกแอมโฟเทอริก

2.3 กลไกการออกฤทธิ์ของสารป้องกันไฟฟ้าสถิต

กลไกการป้องกันไฟฟ้าสถิตของสารลดแรงตึงผิวที่ใช้ในการป้องกันไฟฟ้าสถิตของเส้นใยนั้น ส่วนใหญ่แสดงออกในสองด้านหลักๆ คือ การป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตเมื่อพื้นผิวของผ้าถูกเสียดสี และการกระจายประจุบนพื้นผิว การป้องกันการเกิดไฟฟ้าสถิตจากการเสียดสีนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างของสารลดแรงตึงผิว ในขณะที่การกระจายประจุบนพื้นผิวนั้นเกี่ยวข้องกับปริมาณการดูดซับและความสามารถในการดูดความชื้นของสารลดแรงตึงผิวบนผ้า

สารลดแรงตึงผิวประจุบวก สามารถดูดซับเข้ากับพื้นผิวของเส้นใยที่มีประจุลบได้อย่างง่ายดายโดยอาศัยประจุบวกของตัวมันเอง

①มันสามารถทำให้ประจุบนพื้นผิวของเส้นใยเป็นกลางได้

②เนื่องจากการดูดซับสารลดแรงตึงผิวประจุบวกเข้ากับพื้นผิวเส้นใยด้วยไอออนแอมโมเนียมควอเทอร์นารีที่มีประจุบวก และโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ชอบน้ำหันออกด้านนอก ทำให้เกิดฟิล์มการดูดซับที่มีทิศทางซึ่งประกอบด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนบนพื้นผิวเส้นใย ฟิล์มการดูดซับนี้สามารถลดแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวเส้นใยระหว่างการเสียดสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงช่วยลดปรากฏการณ์การเกิดประจุไฟฟ้าจากการเสียดสีได้

สำหรับเส้นใยสังเคราะห์ที่มีขั้วต่ำและมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำสูง สารลดแรงตึงผิวประจุบวกจะดูดซับเข้ากับพื้นผิวเส้นใยด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์โดยใช้โซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ชอบน้ำ ในขณะที่กลุ่มควอเทอร์นารีแอมโมเนียมที่มีขั้วจะหันออกด้านนอก ปกคลุมพื้นผิวเส้นใยด้วยกลุ่มที่มีขั้วและชอบน้ำ ซึ่งไม่เพียงแต่จะเพิ่มการนำไฟฟ้าของพื้นผิวเส้นใยเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความชื้นบนพื้นผิว ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการกระจายไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากแรงเสียดทานและมีบทบาทในการป้องกันไฟฟ้าสถิตด้วย

ปริมาณการดูดซับของไดออกตาเดซิลแอมโมเนียมคลอไรด์บนพื้นผิวของเส้นใยธรรมชาติสูงกว่าบนเส้นใยสังเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสารนี้มีฤทธิ์ต้านไฟฟ้าสถิตที่ดีกว่าบนเส้นใยธรรมชาติ

เช่นเดียวกับสารลดแรงตึงผิวประจุบวก สารลดแรงตึงผิวไอออนิกแบบแอมโฟเทอริกมีประจุบวกและสามารถดูดซับบนพื้นผิวของเส้นใยที่มีประจุลบเพื่อลดประจุไฟฟ้าสถิตได้ หมู่ไฮโดรโฟบิกของสารเหล่านี้ยังมีผลในการลดแรงเสียดทานอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับสารลดแรงตึงผิวประจุบวก สารลดแรงตึงผิวไอออนิกแบบแอมโฟเทอริกมีหมู่แอนไอออนิกเพิ่มเติมในโครงสร้างโมเลกุล จึงสามารถเพิ่มความชื้นและการกระจายประจุได้ดีกว่า ดังนั้น สารลดแรงตึงผิวไอออนิกแบบแอมโฟเทอริกจึงเป็นสารป้องกันไฟฟ้าสถิตที่มีประสิทธิภาพดี แต่ราคาค่อนข้างสูง

สารลดแรงตึงผิวประจุลบและสารลดแรงตึงผิวที่ไม่มีประจุมีประสิทธิภาพในการป้องกันไฟฟ้าสถิตต่ำ เนื่องจากปริมาณการดูดซับบนพื้นผิวเส้นใยต่ำ ปริมาณการดูดซับของสารลดแรงตึงผิวที่ไม่มีประจุจะสูงกว่าสารลดแรงตึงผิวประจุลบ เนื่องจากไม่ได้รับผลกระทบจากประจุบนพื้นผิวของเส้นใย แต่ผลในการลดไฟฟ้าสถิตนั้นต่ำ ดังนั้นความสามารถในการป้องกันไฟฟ้าสถิตจึงแย่กว่าสารลดแรงตึงผิวประจุบวกและสารลดแรงตึงผิวที่มีประจุทั้งบวกและลบมาก

1. สารป้องกันไฟฟ้าสถิตสำหรับพลาสติก

กลไกการออกฤทธิ์ของสารลดแรงตึงผิวในฐานะสารป้องกันไฟฟ้าสถิตสำหรับพลาสติก: สารลดแรงตึงผิวจะดูดซับบนพื้นผิวพลาสติกด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์โดยใช้โซ่ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ชอบน้ำ ในขณะที่กลุ่มขั้วของสารลดแรงตึงผิวจะยื่นออกไปด้านนอก ทำให้เกิดฟิล์มการดูดซับที่มีทิศทางบนพื้นผิวพลาสติก ฟิล์มนี้ให้คุณสมบัติการนำไฟฟ้า ช่วยให้ประจุไฟฟ้าสถิตกระจายตัวได้ดี ในขณะเดียวกัน ฟิล์มการดูดซับนี้ยังสามารถลดแรงเสียดทานบนพื้นผิวพลาสติกได้อีกด้วย

สารป้องกันไฟฟ้าสถิตสำหรับพลาสติกแบ่งประเภทตามชนิดของสารลดแรงตึงผิวได้ดังนี้:

(1) ประเภทแอนไอออนิก

(2) ประเภทประจุบวก

(3) ประเภทไอออนิกแอมโฟเทอริก

(4) ชนิดไม่มีไอออน

สารป้องกันไฟฟ้าสถิตสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทตามวิธีการใช้งาน:

(1) สารป้องกันไฟฟ้าสถิตเคลือบผิว

(2) สารป้องกันไฟฟ้าสถิตประเภทผสม