اینکه چرا باید از مستربچ انتی استاتیک استفاده کنیم موضوع بحث این مقاله است.
بیشتر پلیمرها عایق های خیلی خوبی ضد جریان الکتریسیته هستند که این خاصیت باعث میشود پلیمرها برای انباشتن جریان الکتریکی درون خود مستعد باشند.
الکتریسیته ساکن در اثر نزدیکی یا مالش دو سطح که در ساختار متفاوت اند به وجود می آید.
خشکی یک فاکتور مهم برای تولید الکتریسیته ساکن درون پلیمرهاست. در واقع هر چه خشکی بیشتر باشد میزان استعداد انباشتن الکتریسیته بیشتر خواهد بود. در نتیجه در زمستان به علت کاهش دما پدیده تجمع الکتریسیته ساکن بیشتر احساس میشود.
بنابه دلایلی که دربالا ذکر شد مستربچ انتی استاتیک یا افزودنی ضد الکتریسیته ساکن به آمیزه های پلیمری اضافه می شود. برای کاربرد های زیر افزودنی ضد الکتریسیته مورد استفاده است:
- بسته بندی
- الکترونیک
- صنعت
- فرآیند کردن پلاستیک ها
اکثر افزودنی های ضد الکتریسیته ساکن در دمای اتاق مایع و در دمایی زیر دمای فرایندی به صورت مذاب هستند. اغلب اوقات افزودنی انتی استاتیک به صورت جامد فروخته می شوند. آنها جذب عامل پایه ای حامل شده یا به صورت مستربچ انتی استاتیک تغلیظ شده مورد استفاده هستند.
خواص ضد الکتریسیته ساکن پلیمرها بستگی به رطوبت محدود آنها دارد که این خواص دائمی نیست چون این عوامل به سطح پلیمر مهاجرت کرده و ناپدید میشوند.
افزودنی های با جرم مولکولی بالاتر مهاجرت سطح آرام تری نسبت به انواع با جرم مولکولی کمتر دارند. به این خاطر خواص و کارایی خود را برای مدت طولانی تری حفظ می کنند.
آمیختگی افزودنی ضد الکتریسیته ساکن رسانایی سطح پلیمر را افزایش می دهد.
دو نوع اساسی از افزودنی برای تهیه مستربچ انتی استاتیک:
- افزودنی ضد الکتریسیته ساکن داخلی
- افزودنی ضد الکتریسیته ساکن خارجی
افزودنی ضد الکتریسیته خارجی در حلال مناسب نامحلول است و به این دلیل روی سطح پلیمر اسپری میشود . افزودنی ضد الکترسیته داخلی با ماتریس پلیمر ترکیب و آمیخته می شود. این عامل به سطح پلیمر مهاجرت کرده و مطابق دو مکانیزم زیر عمل میکند:
الف) همانند روان کننده ها عمل میکند و باعث کاهش اصطکاک خواهد شد.
ب) باعث افزایش رسانایی سطح پلیمر می شوند.
محدوده کاربرد مستربچ انتی استاتیک:
بیشترین مقادیر از افزودنی ضد الکتریسیته ساکن برای پلی اتیلن و پلی پروپیلن مصرف میشود . کاربرد هایی همچون بسته بندی . دیگر پلیمرهایی که در آنها افزودنی ضد الکتریسیته ساکن استفاده میشود پلی استایرن و پلی وینیل کلراید هستند. پلی وینیل کلریدها نیاز به توجه بیشتری دارند چرا که آنها دو دسته اند:
- پلی وینیل کلرید سخت و شکننده
- پلی وینیل کلرید نرم و انعطاف پذیر
در میان پلاستیک های مهندسی افزودنی انتی استاتیک کاربرد گسترده و شایعی ندارد. به دلایل زیر:
الف)افزودنی های ضد استاتیک مقاومت گرمایی کافی ندارند که در دمای بالای فرآیند پلیمرهای مهندسی دوام بیاورند.
ب)این افزودنی ها سبب ایجاد عوارض جانبی ناخواسته از قبیل تغییر رنگ مواد شفاف میشود. به طور مثال پلیمرهای پلی متیل متاکریلات و پلی کربنات
افزودنی های کاتیونیک بیشتر برای پلیمرهای قطبی مانند پلی استایرن و پلی وینیل کلرید مناسب هستند. عملکرد افزودنی های آنیونی با کاتیونی قابل مقایسه است. افزودنی های غیر یونی که قطبیت کمتری دارند برای پلیمر های غیر قطبی خانواده پلی الفین ها قابل استفاده است.
انواع افزودنی های ضد الکتریسیته ساکن:
مشهورترین افزودنی ضد الکتریسیته ساکن سرفکتانت یونی از اتوکسیلات آمین و سولفونات ها هستند.
این نوع افزودنی درپلی اتیلن , پلی پروپیلن و پلی استایرن بوتادی ان رابر مورد استفاده است. گلیسرول مونو استئارات به طور عمده در پلی پروپیلن مصرف می شود. این افزودنی طول عمر مفید بیشتری دارد و برای مدت طولانی تری عمل میکند.
افزودنی ضد الکتریسیته ساکن بر پایه آمیدها از لاروئیک اسید و اسیدچرب کوکوا تشکیل شده است.
افزودنی ضد الکتریسیته ساکن سدیم الکیل سولفونات برای پلی وینیل کلرید و پلی استایرن مصرف میشود. این افزودنی برای دماهای بالای فرآیندی کاملا مناسب است.
طرز تهیه مستربچ انتی استاتیک برپایه پلی اتیلن:
این مستربچ بر پایه پلی اتیلن مهیا شده است:
پودر پلی اتیلن 40 درصد وزنی
افزودنی ضدشعله 40درصد وزنی
نانو کربنات کلسیم 10 درصد وزنی
عامل ضد استاتیک 8درصد وزنی
اتیلن بیس استرآمید 2درصد وزنی
عامل اتصال کامپوزیت آلومینیوم-تیتانیوم 0.5 درصد وزنی
عامل آنتی اکسیدانت 1درصد وزنی
افزودنی ضد شعله آمیزه ای از بیسفنلAدی فنیل فسفات و همچنین دی متیل سیلوکسان با نسبت 2 به 1 هستند. افزودنی ضد الکتریسیته ساکن نوعی از کربن بلک رسانا و گلیسرول منواستئارات , پلی اتیلن اکساید و پلی اتراسترآمید است.
مستربچی که ازین روش بدست می اید مزایایی همچون پخش عالی ,غلظت بالا , خاصیت ضدشعله خوب و عملکرد بسیار خوب ضد استاتیک دارد.
با اضافه کردن نانو کربنات کلسیم خواص استحکام ضربه ای بهبود یافته و همچنین خاصیت مقاومت کششی به طرز موثری تقویت می شود.
لوله های پلی اتیلنی به سبب سبک بودن, مقاومت خوردگی و قیمت ارزان به طور گسترده به جای لوله های فلزی استفاده میشوند.
اما چون الکتریسیته ساکن به راحتی در آن انباشته شده و همچنین احتمال آتش گرفتگی , مقاومت ضربه کم و مقاومت فشاری پایین لازم است که به کمک مواد افزودنی این خواص بهبود یافته و تقویت شود.
مراحل تهیه مستربچ انتی استاتیک تغلیظ شده:
با توجه به نسبت وزنی نانو کلسیم کربنات و عامل اتصال آلومینیوم-تیتانیوم درون اختلاط گر داخلی سرعت بالا ریخته و در دمای 100 تا 120 درجه سانتی گراد به صورت یکنواخت مخلوط میشوند. زمان اختلاط را 30 دقیقه در نظر گرفته تا درمان سطحی نانو کربنات کلسیم به بهترین شکل انجام شود.
در ادامه با اضافه کرن پودر پلی اتیلن , عامل ضد شعله و افزودنی ضد الکتریسیته ساکن و اتیلن بیس استئاریک اسید آمید و افزودنی آنتی اکسیدانت برای مدت محدود 10 تا 15 دقیقه اختلاط انجام میشود.
مخلوط همگن بدست آمده اکسترودر دو-ماردون را تغذیه میکند. در اکسترودر مخلوط به صورت مذاب و کاملا یکنواخت درامده و هنگام خروج از دای بریده و خرد میشود.
ذرات مذاب به کمک حمام آب خنک شده و نباید به هم بچسبند. پس از خنک سازی گرانول ها خشک شده و در نهایت بسته بندی می شوند.
محصول نهایی مزایای بسیاری از جمله پراکنش ذرات خوب , غلظت بالا , خاصیت ضد شعله و ضد الکتریسیته ساکن مطلوبی دارد.
سلام. مفید بود. بسیار سپاسگزارم.