1. التركيب الجزيئي وخصائص المجموعة المميزة وكمية الإضافة [3]
يعتمد تأثير العامل المضاد للكهرباء الاستاتيكية أولاً على خصائصه الأساسية كمادة خافضة للتوتر السطحي - النشاط السطحي. ويرتبط النشاط السطحي بنوع المجموعة المحبة للماء، ونوع المجموعة الكارهة للماء، وشكل الجزيء، والوزن الجزيئي. عندما يتم امتصاص جزيئات العامل المضاد للكهرباء الساكنة بشكل مباشر على واجهة الطور، سيتم تقليل الطاقة الحرة لواجهة الطور وزاوية الاتصال الحرجة بين الماء والبلاستيك. ويرتبط هذا الامتزاز فقط بخصائص المصفوفة، ولكن أيضًا بخصائص المادة الخافضة للتوتر السطحي. وفقا لقاعدة التشابه القطبية، فإن جزء السلسلة الهيدروكربونية من جزيء الفاعل بالسطح يميل إلى التلامس مع قطعة البوليمر، ويميل جزء المجموعة القطبية إلى التلامس مع الماء في الهواء. باعتبارها مادة كارهة للماء، فإن الوظيفة الرئيسية للعامل المضاد للكهرباء الساكنة على سطح مادة البوليمر هي تشكيل طبقة امتصاص منتظمة محبة للماء تواجه الماء في الهواء.
في حالة نفس رطوبة الهواء، فإن العامل المضاد للكهرباء الساكنة ذو المحبة للماء الجيدة سوف يربط المزيد من الماء، بحيث يمكن لسطح البوليمر أن يمتص المزيد من الماء، وتكون ظروف التأين الأيوني أكثر كافية، وبالتالي تحسين التأثير المضاد للكهرباء الساكنة.
يمكن أن يحدث نقل الشحنة أيضًا عن طريق استبدال البروتون. يمكن ربط العوامل المضادة للكهرباء الساكنة التي تحتوي على مجموعات الهيدروكسيل أو الأمينية في سلاسل عن طريق الروابط الهيدروجينية ويمكن أن تعمل أيضًا عند رطوبة أقل. في بيئة الهواء الجاف، إذا كانت المنتجات البلاستيكية مطلوبة لممارسة خصائص مضادة للكهرباء الاستاتيكية مباشرة بعد القولبة، فإن استخدام عوامل مضادة للكهرباء الساكنة من مادة البوليول أحادية ستيرات فعال للغاية. يظهر هيدروكسي إيثيل ألكيل أمين الموجود في مادة البولي بروبيلين أفضل تأثير مضاد للكهرباء الساكنة فقط بعد فترة تخزين عند رطوبة نسبية تبلغ 50%، ويتأثر بشدة بالرطوبة. ينتج أحادي جليسريد حامض الستريك تأثيرًا مضادًا للكهرباء الاستاتيكية مباشرة بعد إضافته ولا يتأثر بالرطوبة، لكن تأثيره يتناقص بشكل واضح مع إطالة مدة التخزين.
يتم تحديد تأثير العامل المضاد للكهرباء الساكنة من خلال معدل انتقال المادة المضافة إلى سطح المنتج البلاستيكي. عندما يتم تغطية سطح المنتج البلاستيكي بطبقة موصلة مستمرة، يكون تخفيف الشحنة هو الأمثل.
الوزن الجزيئي للعامل المضاد للكهرباء الساكنة مرتفع جدًا، وهو ما لا يساعد على هجرته إلى سطح البوليمر؛ الوزن الجزيئي منخفض جدًا، ومقاومة الغسيل ومقاومة الاحتكاك السطحي ليست جيدة. عادةً ما يكون الوزن الجزيئي للعامل المضاد للكهرباء الساكنة أصغر بكثير من وزن البوليمر. قد تؤدي إضافة مواد ذات وزن جزيئي منخفض إلى تدهور الخواص الفيزيائية والميكانيكية لمادة البوليمر العالية. من أجل تقليل هذا التأثير الضار، يتم عادةً إضافة العامل المضاد للكهرباء الساكنة بكمية صغيرة جدًا، تمامًا مثل الفاعل بالسطح "نقطة واحدة طازجة"، بشكل عام 1 جزء في المليون ~ 1000 جزء في المليون، ويمكن أيضًا إضافته بعد التخفيف. تختلف أيضًا كمية العامل المضاد للكهرباء الساكنة المُضافة اعتمادًا على استخدام المنتج.
تعد قيمة CMC (تركيز المذيلة الحرج) مقياسًا للنشاط السطحي للمادة الخافضة للتوتر السطحي. كلما كانت قيمة CMC أصغر، انخفض تركيز المادة الخافضة للتوتر السطحي للوصول إلى امتصاص السطح (الواجهة)، أو انخفض التركيز المطلوب لتكوين المذيلات، وبالتالي انخفض التركيز الفعال للخصائص المضادة للكهرباء الساكنة. تختلف كمية العامل المضاد للكهرباء الساكنة المضافة بهياكل مختلفة، وتختلف باختلاف شكل المنتج. كمية الإضافة لها نطاق. منخفض جدًا، التأثير الاستاتيكي غير واضح، مرتفع جدًا، سيؤثر على الخواص الفيزيائية والميكانيكية للمادة. كمية إضافة المنتجات الرقيقة مثل الأفلام والألواح صغيرة، وكمية إضافة المنتجات السميكة كبيرة نسبيًا.
2. التوافق بين العامل الاستاتيكي والبوليمر يتبع مبدأ التوافق القطبي المماثل. تحتوي جميع مواد البوليمر على بنية سلسلة كربونية طويلة، معظمها عبارة عن راتنجات غير قطبية، وبعضها له مجموعات طرفية قطبية، مما يعزز القطبية. تحتوي العوامل المضادة للكهرباء الساكنة على مجموعات كارهة للماء (غير قطبية) ومحبة للماء (قطبية). بشكل عام، كلما طالت سلسلة الكربون للمجموعة الكارهة للماء، كان التوافق أفضل مع البوليمر. إذا كانت المجموعة المحبة للماء قطبية جدًا، فإن التوافق مع البوليمر ليس جيدًا؛ إذا كانت القطبية ضعيفة، فإن الامتزاز المحب للماء يكون ضعيفًا. التوافق جيد جدًا، والعامل المضاد للكهرباء الساكنة ليس من السهل إزالته، ولا يمكن تحقيق التأثير المضاد للكهرباء الساكنة؛ التوافق ليس جيدًا، والإزالة سريعة جدًا، والفترة الدائمة قصيرة جدًا، مما يؤثر على الاستخدام على المدى الطويل. لذلك، يجب أخذ العوامل المذكورة أعلاه في الاعتبار عند تصميم واستخدام العوامل المضادة للكهرباء الساكنة، ويجب فحص الأصناف والاستخدام الأمثل للعوامل المضادة للكهرباء الساكنة من خلال التجارب.
