Мийна властивістьповерхнево-активні речовиниє фундаментальною характеристикою, яка надає поверхнево-активним речовинам їх найбільше практичного застосування. Вона бере участь у повсякденному житті тисяч домогосподарств і все частіше застосовується в усіх сферах життя та різних промислових виробничих процесах.
Антистатичний ефектповерхнево-активних речовин
Волокна, пластмаси та інші вироби часто генерують статичну електрику через тертя, що погіршує їхню експлуатаційну ефективність. Наприклад, волокнисті тканини зі статичним зарядом часто мають такі недоліки, як прилипання до тіла, статична адгезія та схильність до поглинання пилу та забруднення. Негативний вплив статичної електрики на пластикові вироби є ще серйознішим. Статично заряджені пластикові вироби не тільки легко поглинають пил, що погіршує прозорість, чистоту поверхні та зовнішній вигляд виробів, але й знижує їх експлуатаційні характеристики та цінність.
Для усунення таких статичних явищ наразі широко застосовується антистатичний метод із застосуванням поверхнево-активних речовин. Такі поверхнево-активні речовини відомі як антистатики.
Розділ 1. Статичні явища та їх причини
Хоча існують деякі розбіжності в результатах послідовності електризації волокон, отриманих різними тестерами, волокна, що містять амідні зв'язки, такі як вовна, нейлон та штучна вовна, як правило, несуть позитивні заряди. Стан електризації звичайних пластмас показано в таблиці 10.‑2. Послідовність електризації поширених речовин від позитивного до негативного наведена нижче:
(+) Поліуретан–Волосся–Нейлон–Вовна–Шовк–Віскозне волокно–Бавовна–Тверда гума–Волокно ацетату целюлози–Вінілон–Поліпропілен–Поліестер–Поліакрилонітрил–Полівінілхлорид–Сополімер вінілхлориду та акрилонітрилу–Поліетилен–Політетрафторетилен (-).
Точний механізм утворення статичної електрики до кінця не вивчений, проте існує консенсус щодо того, що статична електрика виникає внаслідок рухомих зарядів, що утворюються між об'єктами, коли різні типи об'єктів труться один об одного. Тип заряду, який несе об'єкт, визначається отриманням або втратою електронів. Об'єкт заряджається позитивно, коли втрачає електрони, і негативно, коли отримує електрони.
Розділ 2. Антистатичні засоби
Існує два основних способи позбутися статичної електрики:
(1) Фізичні методи. Оскільки величина статичної електрики залежить від температури та вологості, для видалення статичної електрики з поверхні виробів можна використовувати фізичні методи, такі як регулювання температури та вологості, а також коронний розряд.
(2) Поверхневі хімічні методи, а саме використання поверхнево-активних речовин (також званих антистатичними агентами) для проведення обробки поверхні волокнистих та пластикових виробів або змішування їх із пластмасами для досягнення мети усунення статичної електрики.
1. Антистатичні засоби для волокон
Необхідні властивості антистатичних засобів:
(1) Не змінюють відчуття волокон на дотик; (2) Хороші антистатичні властивості з низьким дозуванням та ефективність за низьких температур; (3) Добра сумісність зі смоляними волокнами; (4) Відмінна сумісність з іншими допоміжними речовинами; (5) Не утворюють піни та водяних плям; (6) Нетоксичні та не подразнюють шкіру; (7) Зберігають добру стабільність.
Види антистатичних засобів
Основними типами антистатичних засобів, що використовуються для волокон, є катіонні та амфотерні поверхнево-активні речовини.
Механізм дії антистатичних засобів
Антистатичний механізм поверхнево-активних речовин, що використовуються для антистатичних цілей у волокнах, головним чином відображається у двох аспектах: запобіганні утворенню статичної електрики під час тертя волокнистих тканин та сприянні розсіюванню поверхневих зарядів. Запобігання електризації тертя тісно пов'язане зі структурою поверхнево-активних речовин, тоді як розсіювання поверхневих зарядів пов'язане з адсорбційною здатністю та гігроскопічністю поверхнево-активних речовин на волокнистих тканинах.
Катіонні поверхнево-активні речовини можуть легко адсорбуватися на негативно заряджених поверхнях волокон завдяки власним позитивним зарядам.
①Вони можуть нейтралізувати поверхневі заряди волокон;
②Катіонні поверхнево-активні речовини адсорбуються на поверхнях волокон у такій орієнтації, де позитивно заряджені четвертинні іони амонію приєднуються до поверхні волокна, а гідрофобні вуглеводневі ланцюги спрямовані назовні, утворюючи орієнтовану адсорбційну плівку, що складається з вуглеводневих ланцюгів на поверхні волокна. Ця адсорбційна плівка може ефективно зменшувати тертя на поверхні волокна під час тертя та послаблювати електризацію фрикцій.
Для синтетичних волокон з низькою полярністю та сильною гідрофобністю катіонні поверхнево-активні речовини адсорбуються на поверхні волокон за допомогою сил Ван-дер-Ваальса своїми гідрофобними вуглеводневими ланцюгами, тоді як полярні четвертинні амонієві групи звернені назовні. Таким чином, поверхня волокна покривається гідрофільними полярними групами, що не тільки покращує провідність поверхні волокна, але й підвищує його поверхневу вологість, сприяючи розсіюванню статичної електрики, що утворюється внаслідок тертя, та забезпечуючи антистатичний ефект.
Адсорбційна здатність діоктадециламоній хлориду на поверхнях натуральних волокон значно вища, ніж на синтетичних волокнах, що свідчить про його кращі антистатичні властивості на натуральних волокнах.
Як і катіонні поверхнево-активні речовини, амфотерні поверхнево-активні речовини несуть позитивні заряди та можуть адсорбуватися на негативно заряджених поверхнях волокон, нейтралізуючи статичні заряди. Їхні гідрофобні групи також зменшують тертя. Порівняно з катіонними поверхнево-активними речовинами, амфотерні поверхнево-активні речовини мають додаткову аніонну групу у своїй молекулярній структурі, що забезпечує краще утримання вологи та розсіювання заряду. Таким чином, амфотерні поверхнево-активні речовини є високоефективними антистатичними засобами, хоча й за відносно високою ціною.
Аніонні та неіонні поверхнево-активні речовини демонструють погану антистатичну ефективність через їхню низьку адсорбційну здатність на поверхнях волокон. Адсорбційна кількість неіонних поверхнево-активних речовин не залежить від поверхневого заряду волокон і є вищою, ніж у аніонних поверхнево-активних речовин, проте вони мають слабкий вплив на розсіювання статичної електрики. Отже, їхня антистатична здатність значно поступається катіонним та амфотерним поверхнево-активним речовинам.
2. Антистатичні засоби для пластмас
Антистатичний механізм поверхнево-активних речовин, що використовуються як антистатики для пластику, полягає в наступному: поверхнево-активні речовини адсорбуються на пластикових поверхнях своїми гідрофобними вуглеводневими ланцюгами за допомогою сил Ван-дер-Ваальса, причому полярні групи виходять назовні. На пластиковій поверхні утворюється орієнтована адсорбційна плівка поверхнево-активних речовин, що забезпечує провідність, дозволяючи ефективно розсіювати статичні заряди. Водночас адсорбційна плівка також може зменшувати тертя на пластикових поверхнях.
Класифікація пластикових антистатичних засобів за типом поверхнево-активних речовин:
(1)Аніонний тип;
(2) Катіонний тип;
(3) Амфотерний тип;
(4) Неіонний тип.
Антистатичні засоби можна розділити на дві категорії за способом застосування:
(1) Антистатичні агенти для поверхневих покриттів;
(2) Складові антистатичні агенти.
Час публікації: 10 жовтня 2026 р.