فراپلیمر شریف

درکاربردهای جدید برای آن که در ماده پلیمری از انباشتگی الکتریسیته ساکن جلوگیری به عمل آید، موادی را به صورت روکش و یا به صورت لیف با پلیمر اصلی مورد استفاده قرار می‌دهند. کاربردهایی مانند وسایل الکترومغناطیسی و لزوم جلوگیری از اختلال در وسایل رایانه‌ای و نیز مسائل عدم جذب گرد و غبار بر پنجره‌های ساختمان‌های آسمان‌خراش اهمیت استفاده از این مواد را روز افزون نموده است. دسته‌بندی و برخی از عرضه‌کنندگان این مواد در جدول زیر معرفی شده اند.

به طور کلی ترموپلاستیک‌ها عایق خوبی بوده و به همین جهت جریان الکتریسته را هدایت نمی‌کنند. بار الکتریکی می‌تواند بر روی سطح ایجاد شود و منجر به مشکلاتی نظیر تجمع گرد و غبار، چسبندگی استاتیک در فیلم‌ها و پارچه‌ها و تخلیه الکتریکی که می‌تواند منجر شوک و آتش سوزی ایجاد کند و سبب آسیب به قطعات الکترونیکی شود. الکتریسته ساکن یا بار الکترواستاتیک کمبود یا زیادی الکترون است که در سطوح عایق و یا اجسام بدون اتصال به زمین رخ می‌دهد. این بار توسط بارهای تریبوالکتریک تولید می‌شود یعنی بارهای تولید شده توسط اصطکاک بین دو سطح، مانند حرکت کاغذ از دستگاه کپی یا چاپگر. توانایی یک ماده در تخلیه الکتریسته ساکن با توجه به مقاومت سطح آن طبقه می‌شود. نسبت ولتاژ جریان مستقیم به جریان عبوری از مربع مساحت سطح ( اهم بر متر مربع) است که در جدول زیر مشاهده می‌شود. مقاومت سطح مستقل از اندازه مربع یا واحد آن است. مواد با خواص ضد الکتریسیته ساکن قابل استفاده دارای مقاومتی بین 10⁹ تا 10¹² ohms/sq می‌باشند. سرعت واپاشی استاتیک یک پلیمر عایق با توانایی اتلاف بار القا شده بر روی سطح مرتبط است و در این مواد نسب به حالتی که با مواد اصلاح کننده ترکیب شده اند بسیار کندتر است.

عوامل آنتی استاتیک می‌توانند یونی یا غیر یونی باشند. آنتی استاتیک آنیونی شامل ترکیبات کاتیونی مانند آمونیوم، فسفونیوم و نمک‌های سولفونیوم و ترکیبات آنیونی، معمولا نمک سدیم سولفونات‌ها، فسفات‌ها و کربوکسیلیک اسیدها هستند. آنتی استاتیک‌های غیر یونی شامل اسیدهای چرب استرهای گلیسیرین، آمین‌های سوم اتوکسیله شده هستند. آنتی استاتیک‌ها معمولا بین 0/5 تا 1 درصد استفاده می‌شوند. سطح بارگذاری عمدتاً به دمای فرآیند پلیمر، وجود مواد افزودنی دیگر و الزامات کاربردی نظیر وضوح، قابل چاپ بودن و مطابقت با FDA بستگی دارد. به طور کلی با توجه به روش استفاده می‌توان عوامل ضد الکتریسته ساکن را به دو دسته داخلی و خارجی تقسیم کرد. آنتی استاتیک داخلی به عنوان مواد افزودنی عوامل فعال سطحی (Surfactant) قبل و یا هنگام فرآیند به داخل توده پلیمر اضافه می‌شوند. سازگاری آن‌ها اغلب محدود است و عموماً به سطح ماده مهاجرت می‌کنند. آنتی استاتیک خارجی مستقیما به سطح قطعه نهایی اعمال می‌شود. این کار تحت عنوان اسپری یا فروشویی با  یک ماده آبی یا الکل (غلظت 1-2)درصد انجام می‌شود. آنتی استاتیک داخلی و خارجی می‌توانند به عنوان آزاد ساز قالب و روان کننده عمل کنند.

مواد رسانای الکتریکی

الکتریسیته ساکن را می‌توان با اضافه کردن پرکننده رسانا مانند دوده و گرافیت اتلاف کرد. در چنین موردی الکترون‌ها از پلیمر هدایت شده و مقدار مقاومت کمتر از 10⁸ ohm/sq است. این مقدار در درصدهای بالا از پرکننده‌های کربنی به 10² تا 10³ می‌رسد. از سایر مواد رسانا نظیر فلزات نقره، مس، آلومینیوم، آهن، برنج و همچنین ذرات با روکش فلزی نظیر میکا کمتر استفاده می‌شود.

نیاز به عوامل ضد استاتیک در پلیمرها

به طور کلی پلاستیک ها مواد عایقی هستند که بسته به مقاومت سطح قطعه، در معرض تجمع و تخلیه الکترواستاتیک قرار می‌گیرند.

پلاستیک هایی مانند PP و PVC تمایل به جمع آوری الکترون و بار منفی دارند. آنتی‌استاتیک‌ها موادی هستند که تجمع بار الکتریکی ساکن را به ویژه در سطوح پلیمر کنترل می کنند. این تجمع بار در سطح ، مواد را مستعد تخلیه الکتریکی ، چسبندگی گرد و غبار و چسبندگی استاتیک می کند.

اتلاف بار استاتیک به ایجاد شرایطی برای دور شدن الکترون‌های ناخواسته از سطح بستگی دارد.

بيشتر مواد آنتى استاتيك از ساختارهای بار برای اتلاف بار تجمع يافته در ماده استفاده می كنند.

سایر آنتی‌استاتیک‌ها فقط به جفت‌های الکترونیکی الکترونی و/یا خواص رطوبت متکی هستند.

به طور کلی ، پلیمرهای اتلاف کننده یا ESD دارای:

مقاومت سطح در محدوده‌ای از 105 یا 106 تا 1012 اهم. ‌نیمه عمر تخلیه بار ساکن معمولاً کم‌تر از 60 ثانیه است.