1. Molekulová struktura a charakteristické vlastnosti skupin a množství přídavku [3]
Účinek antistatického prostředku závisí nejprve na jeho základní vlastnosti jako povrchově aktivní látky - povrchové aktivitě. Povrchová aktivita souvisí s typem hydrofilní skupiny, typem hydrofobní skupiny, tvarem molekuly a molekulovou hmotností. Když jsou molekuly antistatického činidla směrově adsorbovány na fázovém rozhraní, volná energie fázového rozhraní a kritický kontaktní úhel mezi vodou a plastem se sníží. Tato adsorpce souvisí pouze s vlastnostmi matrice, ale také s vlastnostmi povrchově aktivní látky. Podle pravidla podobnosti polarity má část uhlovodíkového řetězce molekuly povrchově aktivní látky tendenci ke kontaktu s polymerním segmentem a část polární skupiny má tendenci ke kontaktu s vodou ve vzduchu. Jako hydrofobní materiál je hlavní funkcí antistatického činidla na povrchu polymerního materiálu vytvoření pravidelné hydrofilní adsorpční vrstvy obrácené k vodě ve vzduchu.
Antistatický prostředek s dobrou hydrofilitou naváže při stejné vlhkosti vzduchu více vody, takže povrch polymeru může absorbovat více vody a jsou dostatečné podmínky pro ionizaci iontů, čímž se zlepší antistatický účinek.
K přenosu náboje může dojít také náhradou protonů. Antistatická činidla obsahující hydroxylové nebo aminoskupiny mohou být spojeny do řetězců vodíkovou vazbou a mohou působit i při nižší vlhkosti. V prostředí se suchým vzduchem, pokud se požaduje, aby plastové výrobky vykazovaly antistatické vlastnosti ihned po lisování, je použití polyolmonostearátových antistatických činidel velmi účinné. Hydroxyethylalkylamin v polypropylenu vykazuje nejlepší antistatický účinek až po době skladování při 50% relativní vlhkosti a je silně ovlivněn vlhkostí. Monoglycerid kyseliny stearové má antistatický účinek ihned po přidání a není ovlivněn vlhkostí, ale jeho účinek samozřejmě klesá s prodlužující se dobou skladování.
Účinek přídavného antistatického činidla je určen rychlostí migrace aditiva na povrch plastového výrobku. Když je povrch plastového výrobku pokryt souvislou vodivou vrstvou, je útlum náboje optimální.
Molekulová hmotnost antistatického činidla je příliš vysoká, což nepřispívá k jeho migraci na povrch polymeru; molekulová hmotnost je příliš nízká a odolnost proti praní a odolnost proti povrchovému tření nejsou dobré. Obvykle je molekulová hmotnost antistatického činidla mnohem menší než molekulová hmotnost polymeru. Přídavek látek s nízkou molekulovou hmotností může zhoršit fyzikální a mechanické vlastnosti vysokopolymerního materiálu. Aby se snížil tento nepříznivý účinek, antistatické činidlo se obvykle přidává ve velmi malém množství, stejně jako povrchově aktivní látka "jeden bod je čerstvý", obecně 1 ppm ~ 1 000 ppm, a může být také přidán po zředění. Množství přidaného antistatického činidla se také liší v závislosti na použití produktu.
Hodnota CMC (kritická koncentrace micel) je mírou povrchové aktivity povrchově aktivní látky. Čím menší je hodnota CMC, tím nižší je koncentrace povrchově aktivní látky pro dosažení povrchové (rozhraní) adsorpce, nebo čím nižší je koncentrace potřebná k vytvoření micel, a tím nižší je tedy účinná koncentrace antistatických vlastností. Množství přidaného antistatického činidla s různými strukturami je různé a liší se podle formy produktu. Množství přídavku má rozmezí. Příliš nízký, antistatický účinek není zřejmý, příliš vysoký ovlivní fyzikální a mechanické vlastnosti materiálu. Přidané množství tenkých produktů, jako jsou filmy a fólie, je malé a přidané množství tlustých produktů je relativně velké.
2. Kompatibilita mezi antistatickým činidlem a polymerem se řídí principem kompatibility podobné polarity. Všechny polymerní materiály mají strukturu dlouhého uhlíkového řetězce, z nichž většina jsou nepolární pryskyřice, a některé mají polární koncové skupiny, které zlepšují polaritu. Antistatická činidla mají jak hydrofobní (nepolární), tak hydrofilní (polární) skupiny. Obecně platí, že čím delší je uhlíkový řetězec hydrofobní skupiny, tím lepší je kompatibilita s polymerem. Pokud je hydrofilní skupina velmi polární, není kompatibilita s polymerem dobrá; pokud je polarita slabá, hydrofilní adsorpce je špatná. Kompatibilita je příliš dobrá, antistatické činidlo není snadné vystěhovat a antistatického účinku nelze dosáhnout; kompatibilita není dobrá, odstranění je příliš rychlé a doba trvání je příliš krátká, což má vliv na dlouhodobé používání. Proto je při navrhování a používání antistatických činidel třeba vzít v úvahu výše uvedené faktory a odrůdy a optimální použití antistatických činidel by měly být testovány pomocí experimentů.
