1. Molekylær struktur og karakteristiske gruppeegenskaber og additionsmængde [3]
Effekten af et antistatisk middel afhænger først af dets grundlæggende karakteristika som overfladeaktivt middel - overfladeaktivitet. Overfladeaktivitet er relateret til typen af hydrofil gruppe, typen af hydrofob gruppe, molekylets form og molekylvægten. Når de antistatiske middelmolekyler er retningsbestemt adsorberet på fasegrænsefladen, vil den frie energi af fasegrænsefladen og den kritiske kontaktvinkel mellem vand og plast blive reduceret. Denne adsorption er kun relateret til matrixens egenskaber, men også til det overfladeaktive stofs egenskaber. Ifølge polaritetslighedsreglen har carbonhydridkædedelen af det overfladeaktive stofmolekyle en tendens til at komme i kontakt med polymersegmentet, og den polære gruppedel har en tendens til at komme i kontakt med vand i luften. Som et hydrofobt materiale er hovedfunktionen af det antistatiske middel på overfladen af polymermaterialet at danne et regulært hydrofilt adsorptionslag, der vender mod vandet i luften.
Ved samme luftfugtighed vil det antistatiske middel med god hydrofilicitet binde mere vand, så polymerens overflade kan absorbere mere vand, og betingelserne for ionionisering er mere tilstrækkelige, hvorved den antistatiske effekt forbedres.
Ladningsoverførsel kan også ske ved protonudskiftning. Antistatiske midler indeholdende hydroxyl- eller aminogrupper kan bindes til kæder ved hydrogenbinding og kan også virke ved lavere luftfugtighed. I et tørt luftmiljø, hvis plastprodukter skal have antistatiske egenskaber umiddelbart efter støbning, er brugen af polyolmonostearat-antistatiske midler meget effektiv. Hydroxyethylalkylamin i polypropylen udviser først den bedste antistatiske effekt efter en periode med opbevaring ved 50 % relativ luftfugtighed og er stærkt påvirket af fugt. Stearinsyremonoglycerid frembringer antistatisk effekt umiddelbart efter tilsætning og påvirkes ikke af fugt, men dets virkning aftager tydeligvis med forlængelsen af opbevaringstiden.
Effekten af det additive antistatiske middel bestemmes af migrationshastigheden af additivet til overfladen af plastproduktet. Når overfladen af plastproduktet er dækket af et kontinuerligt ledende lag, er dæmpningen af ladningen optimal.
Molekylvægten af det antistatiske middel er for høj, hvilket ikke er befordrende for dets migrering til overfladen af polymeren; molekylvægten er for lav, og vaskemodstanden og overfladefriktionsmodstanden er ikke god. Sædvanligvis er molekylvægten af det antistatiske middel meget mindre end polymerens. Tilsætningen af stoffer med lav molekylvægt kan forringe de fysiske og mekaniske egenskaber af højpolymermaterialet. For at reducere denne negative virkning tilsættes det antistatiske middel sædvanligvis i en meget lille mængde, ligesom det overfladeaktive middel "et punkt er frisk", generelt 1 ppm ~ 1000 ppm, og det kan også tilsættes efter fortynding. Mængden af tilsat antistatisk middel varierer også afhængigt af produktets anvendelse.
CMC-værdien (kritisk micellekoncentration) er et mål for overfladeaktiviteten af et overfladeaktivt stof. Jo mindre CMC-værdien er, jo lavere er koncentrationen af det overfladeaktive middel for at nå overfladeadsorptionen (grænsefladen), eller jo lavere er den koncentration, der kræves for at danne miceller, og desto lavere er den effektive koncentration af antistatiske egenskaber. Mængden af antistatisk middel tilsat med forskellige strukturer er forskellig, og den varierer med produktets form. Mængden af tilsætning har et interval. For lav, den antistatiske effekt er ikke indlysende, for høj, det vil påvirke materialets fysiske og mekaniske egenskaber. Tilsætningsmængden af tynde produkter såsom film og ark er lille, og tilsætningsmængden af tykke produkter er relativt stor.
2. Kompatibiliteten mellem det antistatiske middel og polymeren følger princippet om tilsvarende polaritetskompatibilitet. Polymermaterialer har alle en lang kulstofkædestruktur, hvoraf de fleste er ikke-polære harpikser, og nogle har polære endegrupper, som forbedrer polariteten. Antistatiske midler har både hydrofobe (ikke-polære) og hydrofile (polære) grupper. Generelt gælder det, at jo længere carbonkæden i den hydrofobe gruppe er, jo bedre er foreneligheden med polymeren. Hvis den hydrofile gruppe er meget polær, er foreneligheden med polymeren ikke god; hvis polariteten er svag, er den hydrofile adsorption dårlig. Kompatibiliteten er for god, det antistatiske middel er ikke let at flytte ud, og den antistatiske effekt kan ikke opnås; kompatibiliteten er ikke god, fjernelsen er for hurtig, og den varige periode er for kort, hvilket påvirker den langvarige brug. Derfor skal ovenstående faktorer tages i betragtning ved design og brug af antistatiske midler, og varianterne og den optimale brug af antistatiske midler bør screenes gennem eksperimenter.
