1. Молекулярна структура та характерні групові властивості та кількість додавання [3]
Дія антистатика в першу чергу залежить від його основної властивості як поверхнево-активної речовини – поверхневої активності. Поверхнева активність пов’язана з типом гідрофільної групи, типом гідрофобної групи, формою молекули та молекулярною масою. Коли молекули антистатичного агента направлено адсорбуються на поверхні розділу фаз, вільна енергія поверхні розділу фаз і критичний кут контакту між водою та пластиком будуть зменшені. Ця адсорбція пов'язана лише з властивостями матриці, але також і з властивостями поверхнево-активної речовини. Відповідно до правила подібності полярності, частина вуглеводневого ланцюга молекули ПАР прагне контактувати з полімерним сегментом, а частина полярної групи прагне контактувати з водою в повітрі. Будучи гідрофобним матеріалом, основна функція антистатика на поверхні полімерного матеріалу полягає у формуванні регулярного гідрофільного адсорбційного шару, зверненого до води в повітрі.
У разі однакової вологості повітря антистатик з хорошою гідрофільністю зв’язує більше води, так що поверхня полімеру може поглинати більше води, а умови для іонізації є більш достатніми, тим самим покращуючи антистатичний ефект.
Перенесення заряду також може відбуватися шляхом заміщення протона. Антистатики, що містять гідроксильні або аміногрупи, можуть бути з’єднані в ланцюги за допомогою водневих зв’язків, а також можуть працювати при низькій вологості. У сухому повітряному середовищі, якщо вироби з пластику повинні проявляти антистатичні властивості відразу після формування, використання поліолмоностеаратних антистатиків є дуже ефективним. Гідроксіетілалкіламін у поліпропілені демонструє найкращий антистатичний ефект лише після періоду зберігання при відносній вологості 50 % і сильно піддається впливу вологості. Моногліцерид стеаринової кислоти виробляє антистатичний ефект відразу після додавання і не піддається впливу вологості, але його ефект, очевидно, зменшується з продовженням часу зберігання.
Ефект добавки антистатика визначається швидкістю міграції добавки до поверхні пластикового виробу. Коли поверхня пластикового виробу покрита суцільним провідним шаром, ослаблення заряду є оптимальним.
Молекулярна маса антистатика занадто висока, що не сприяє його міграції до поверхні полімеру; молекулярна маса занадто низька, а стійкість до прання та стійкість до поверхневого тертя погані. Зазвичай молекулярна маса антистатика набагато менша, ніж у полімеру. Додавання речовин з низькою молекулярною масою може погіршити фізико-механічні властивості високополімерного матеріалу. Щоб зменшити цей несприятливий ефект, антистатик зазвичай додають у дуже невеликій кількості, так само як поверхнево-активна речовина «одна точка свіжа», як правило, 1ppm~1000ppm, і його також можна додавати після розведення. Кількість доданого антистатика також змінюється залежно від використання продукту.
Значення CMC (критична концентрація міцели) є мірою поверхневої активності поверхнево-активної речовини. Чим менше значення CMC, тим нижча концентрація поверхнево-активної речовини для досягнення поверхневої (інтерфейсної) адсорбції або нижча концентрація, необхідна для утворення міцел, і, отже, нижча ефективна концентрація антистатичних властивостей. Кількість антистатика, що додається в різні структури, різна і залежить від форми продукту. Кількість додавання має діапазон. Занадто низький, антистатичний ефект неочевидний, занадто високий, це вплине на фізичні та механічні властивості матеріалу. Кількість додавання тонких продуктів, таких як плівки та листи, є невеликою, а кількість додавання товстих продуктів є відносно великою.
2. Сумісність між антистатичним агентом і полімером відповідає принципу сумісності однакової полярності. Усі полімерні матеріали мають довгу структуру вуглецевого ланцюга, більшість з яких є неполярними смолами, а деякі мають полярні кінцеві групи, які посилюють полярність. Антистатики мають як гідрофобні (неполярні), так і гідрофільні (полярні) групи. Як правило, чим довший вуглецевий ланцюг гідрофобної групи, тим краща сумісність з полімером. Якщо гідрофільна група дуже полярна, сумісність з полімером погана; якщо полярність слабка, гідрофільна адсорбція погана. Сумісність надто хороша, антистатичний засіб важко вивести, і антистатичного ефекту неможливо досягти; сумісність погана, видалення надто швидке, а тривалість надто коротка, що впливає на тривале використання. Таким чином, при розробці та використанні антистатичних засобів необхідно враховувати вищевказані фактори, а різновиди та оптимальне використання антистатичних засобів слід перевіряти за допомогою експериментів.
