1. ساختار مولکولی و خواص گروه مشخصه و مقدار اضافه [3]
اثر یک عامل آنتی استاتیک ابتدا به ویژگی اصلی آن به عنوان یک سورفکتانت - فعالیت سطحی بستگی دارد. فعالیت سطحی مربوط به نوع گروه آبدوست، نوع گروه آبگریز، شکل مولکول و وزن مولکولی است. هنگامی که مولکول های عامل آنتی استاتیک به طور جهت روی سطح مشترک فاز جذب می شوند، انرژی آزاد فصل مشترک فاز و زاویه تماس بحرانی بین آب و پلاستیک کاهش می یابد. این جذب فقط به خواص ماتریکس مربوط می شود، بلکه به خواص سورفکتانت نیز مربوط می شود. طبق قانون شباهت قطبی، بخش زنجیره هیدروکربنی مولکول سورفکتانت تمایل به تماس با بخش پلیمری دارد و قسمت گروه قطبی تمایل به تماس با آب موجود در هوا دارد. به عنوان یک ماده آبگریز، عملکرد اصلی عامل ضد الکتریسیته ساکن روی سطح ماده پلیمری تشکیل یک لایه جذب آبدوست منظم در مقابل آب موجود در هوا است.
در مورد رطوبت هوا یکسان، عامل ضد الکتریسیته ساکن با آب دوستی خوب، آب بیشتری را متصل می کند، به طوری که سطح پلیمر می تواند آب بیشتری را جذب کند و شرایط یونیزه شدن کافی است و در نتیجه اثر ضد الکتریسیته ساکن را بهبود می بخشد.
انتقال بار نیز می تواند با جایگزینی پروتون رخ دهد. عوامل آنتی استاتیک حاوی گروه های هیدروکسیل یا آمینو می توانند با پیوند هیدروژنی به زنجیره ای متصل شوند و همچنین می توانند در رطوبت پایین تر عمل کنند. در یک محیط هوای خشک، اگر محصولات پلاستیکی بلافاصله پس از قالب گیری نیاز به اعمال خواص آنتی استاتیک داشته باشند، استفاده از عوامل آنتی استاتیک پلیول مونو استئارات بسیار موثر است. هیدروکسی اتیل آلکیل آمین موجود در پلی پروپیلن بهترین اثر ضد الکتریسیته ساکن را تنها پس از یک دوره نگهداری در رطوبت نسبی 50 درصد از خود نشان می دهد و به شدت تحت تأثیر رطوبت قرار می گیرد. مونوگلیسرید اسید استئاریک بلافاصله پس از افزودن اثر ضد الکتریسیته ساکن ایجاد می کند و تحت تأثیر رطوبت قرار نمی گیرد، اما با طولانی شدن زمان نگهداری اثر آن به وضوح کاهش می یابد.
اثر عامل آنتی استاتیک افزودنی با نرخ مهاجرت ماده افزودنی به سطح محصول پلاستیکی تعیین می شود. هنگامی که سطح محصول پلاستیکی با یک لایه رسانای پیوسته پوشانده شود، کاهش بار بهینه است.
وزن مولکولی عامل ضد الکتریسیته ساکن بسیار زیاد است که برای مهاجرت آن به سطح پلیمر مناسب نیست. وزن مولکولی بسیار کم است و مقاومت در برابر شستشو و مقاومت اصطکاک سطحی خوب نیست. معمولاً وزن مولکولی عامل آنتی استاتیک بسیار کوچکتر از پلیمر است. افزودن مواد با وزن مولکولی کم ممکن است خواص فیزیکی و مکانیکی مواد پلیمری بالا را بدتر کند. به منظور کاهش این اثر نامطلوب، عامل آنتی استاتیک معمولاً به مقدار بسیار کم اضافه می شود، درست مانند سورفکتانت "یک نقطه تازه است"، به طور کلی 1ppm ~ 1000ppm، و همچنین می توان آن را پس از رقیق سازی اضافه کرد. مقدار ماده آنتی استاتیک اضافه شده نیز بسته به استفاده از محصول متفاوت است.
مقدار CMC (غلظت بحرانی میسل) معیاری از فعالیت سطحی یک سورفکتانت است. هر چه مقدار CMC کوچکتر باشد، غلظت سورفکتانت برای رسیدن به سطح جذب سطحی (رابط) کمتر می شود، یا غلظت مورد نیاز برای تشکیل میسل کمتر است و بنابراین غلظت موثر خواص آنتی استاتیک کمتر می شود. مقدار ماده آنتی استاتیک اضافه شده با ساختارهای مختلف متفاوت است و با فرم محصول متفاوت است. مقدار اضافه دارای محدوده است. خیلی کم، اثر ضد الکتریسیته ساکن آشکار نیست، خیلی زیاد است، بر خواص فیزیکی و مکانیکی مواد تأثیر می گذارد. مقدار اضافه محصولات نازک مانند فیلم ها و ورق ها کم است و مقدار اضافه محصولات ضخیم نسبتا زیاد است.
2. سازگاری بین عامل آنتی استاتیک و پلیمر از اصل سازگاری قطبیت مشابه پیروی می کند. مواد پلیمری همگی دارای ساختار زنجیره کربنی طولانی هستند که بیشتر آنها رزین های غیر قطبی هستند و برخی دارای گروه های انتهایی قطبی هستند که قطبیت را افزایش می دهند. عوامل آنتی استاتیک دارای هر دو گروه آبگریز (غیر قطبی) و آب دوست (قطبی) هستند. به طور کلی، هر چه زنجیره کربن گروه آبگریز طولانی تر باشد، سازگاری با پلیمر بهتر است. اگر گروه آبدوست بسیار قطبی باشد، سازگاری با پلیمر خوب نیست. اگر قطبیت ضعیف باشد، جذب آبدوست ضعیف است. سازگاری بسیار خوب است، عامل ضد الکتریسیته ساکن به راحتی خارج نمی شود، و اثر ضد الکتریسیته ساکن را نمی توان به دست آورد. سازگاری خوب نیست، حذف بسیار سریع است، و دوره ماندگاری بسیار کوتاه است، که بر استفاده طولانی مدت تأثیر می گذارد. بنابراین در طراحی و استفاده از عوامل ضد الکتریسیته ساکن باید فاکتورهای فوق را در نظر گرفت و انواع و استفاده بهینه از عوامل آنتی استاتیک را از طریق آزمایش غربال کرد.
