Антистатики – это добавки для пластмасс, устраняющие явление статического электричества

Статическое электричество может наблюдаться и в гораздо больших масштабах и вызывать серьезные негативные последствия. Образующаяся искра может привести к пожару или даже взрыву горючих материалов, а также осложнить протекание многих производственных процессов. Поэтому, безусловно, стоит узнать больше о специфике этого явления, а также методах предотвращения его возникновения.

Статическое электричество – в чем оно заключается?

Статическое электричество (или по-другому – статическая электризация) заключается в чрезмерном накоплении электрических зарядов на материалах с низкой электропроводностью и большим поверхностным сопротивлением (порядка 10¹⁴ – 10¹⁸ Ом). Это касается, в частности, полимерных материалов, таких как:

• полиэтилен (PE),

• полипропилен (PP),

• поливинилхлорид (PVC),

• полиэтилентерефталат (PET),

• полиуретан (PUR),

• поликарбонат (PC).

Накопившиеся электрические заряды приводят в результате к искровым разрядам, снижающим комфорт жизни и затрудняющим пользование предметами из пластика. Статическое электричество имеет негативное влияние не только на конечных пользователей полимеров. Оно влияет также на процесс их производства и обработки. Это явление ограничивает скорость технологического процесса, создает материальные потери, приводит к загрязнению продукта и ускоряет его разложение, в результате чего выделяются токсичные вещества. Электризация может происходить во время переливания жидкости или пересыпания непроводящих сыпучих материалов, размотки с барабана лент или пленок, ходьбы по наэлектризованной поверхности или же снятия одежды.

Как можно избежать электризации?

Явление статического электричества может быть сведено к минимуму или даже полностью устранено путем применения соответствующих антистатических добавок, таких как поверхностно-активные вещества, снижающие полярность пластмасс. Действие антистатиков заключается в снижении удельного сопротивления поверхности материалов, что приводит к рассеиванию заряда и, как следствие, препятствует возникновению неблагоприятных явлений.

Наружные и внутренние антистатики – чем они отличаются?

Антистатические средства можно разделить, с точки зрения применения, на две группы: наружные и внутренние. Они отличаются методом применения, механизмом действия, а также временем активности.

Наружные антистатические средства наносят на поверхность готового пластика. При этом используются такие методы, как распыление и погружение. Время активности этого типа соединений очень короткое, потому что под воздействием механических факторов они подвергаются истиранию. Теряют свою активность уже через 6 недель, и в этом отношении намного слабее выглядят на фоне внутренних антистатиков.

Совершенно иначе действуют внутренние антистатики, которые добавляют в пластик во время его обработки, так же как и другие виды добавок для полимеров. Через 24-48 часов после процесса экструзии они мигрируют на поверхность материала, создавая гигроскопичную пленку, притягивающую воду. Образовавшийся таким образом слой выполняет проводящую функцию, так как отводит заряд и снижает степень заряженности пластмассы. Антистатическое действие внутренних антистатиков более длительно и обычно продолжается более одного года. За более длительный период активности внутренних антистатиков отвечает именно их миграция – они заменяют те, которые истираются с поверхности полимера.

Химические соединения с антистатическими свойствами

В зависимости от типа пластика в промышленности используются антистатики с разной химической структурой. Как правило, среди них выделяют две группы – ионные и неионные добавки. Первая группа рекомендуется для полимеров с относительно высокой полярностью или в случае пластика, который не требует слишком высоких температур при обработке пленки. К ионным антистатикам принадлежат:

• катионные соединения, к которым относятся четвертичные аммониевые соли,

• анионные соединения – в основном соединения, содержащие фосфор (производные фосфорной кислоты (V), фосфаты (V)) – применяемые в случае поливинилхлорида, а также соединения, содержащие серу (сульфаты (VI), сульфонаты) – применяемые в случае таких полимеров, как поливинилхлорид и полистирол.

Вторую группу представляют неионные добавки, которые рекомендуются в основном для полиолефинов. Неионными антистатиками являются амидные производные (алкоксилированные амиды), аминовые производные (алкоксилированные жирные амины) и эфиры глицерина.

Какими свойствами должно обладать эффективное антиэлектростатическое средство?

Независимо от механизма действия, антистатики должны иметь несколько свойств, обеспечивающих их высокую эффективность. Здесь, прежде всего, следует назвать:

• гидрофильные и гигроскопические свойства,

• способность ионизации в воде – наличие ионов повышает проводимость воды,

• способность миграции к поверхности пластика.

Пластмассы в пищевой промышленности

Основным сырьем, используемым для производства упаковочной пленки в пищевой промышленности является полиэтилен. Полиэтилен (PE) – это полимер, характеризующийся высокой прочностью на разрыв, отсутствием запаха и вкуса, а также воскоподобной на ощупь структурой молочного цвета. Благодаря этим свойствам он используется для производства, в частности, пленки, упаковки, контейнеров, бутылок, а также труб для питьевой воды. Пластик имеет поверхностное сопротивление порядка 10¹⁵ Ом, что приводит к тому, что явление статического электричества в случае этого материала ощущается в значительной степени. Из-за этого, во время изготовления разных элементов из полиэтилена, необходимо применение средств, предотвращающих накопление зарядов.

Какие ПАВ можно использовать в качестве антистатических средств?

Антистатические средства, которые широко используются в случае полиэтилена, это соединения, добавляемые внутрь. В ассортименте Холдинга PCC находятся продукты, такие как: Chemstat 122, Chemstat PS-101, Chemstat G118/9501, Chemstat 3820 и Chemstat LD-100/60DC. Эти вещества эффективно снижают поверхностное сопротивление до 10¹⁰ Ом, что гарантирует очень хороший антистатический эффект, устраняющий проблему электризации материала и искровых разрядов. Некоторые из них могут быть применены также в производстве упаковок, используемых в пищевой промышленности.

Особое внимание следует обратить на специализированный продукт, каким является Roksol AZR. Антистатик предназначен для стрейч-пленки, используемой в ручном обертывании товаров на поддонах. Продукт демонстрирует отличные антистатические свойства, так как снижает поверхностное сопротивление до 10⁸ Ом.

Антистатики – добавка или необходимость?

Использование антистатических средств в производстве пластмасс, безусловно, является необходимостью. Их присутствие обязательно, поскольку они облегчают производственный процесс и позволяют избежать опасных искровых разрядов. Обеспечивают также дополнительные преимущества, такие как ограничение накопления пыли на предметах, изготовленных из пластика, которую притягивает слишком большое количество зарядов. Учитывая разнородный механизм действия антистатиков, их можно подобрать в зависимости от конкретных условий производственного процесса и, тем самым, максимизировать конечный эффект.

Интересный факт

Статическое электричество привело в 1937 году к пожару крупнейшего в истории немецкого дирижабля «Гинденбург». В его баллонах было 200000 м³ легковоспламеняющегося водорода. Во время посадки, скорее всего из-за перескока электрической искры, газ загорелся и дирижабль сгорел дотла.