Phụ gia chống tĩnh điện cho nhựa: Chúng là gì và chúng mang lại lợi ích như thế nào cho ngành công nghiệp của chúng ta?

Do hiện tượng tĩnh điện trên bề mặt nhựa gần đây đã xảy ra trên diện rộng, điều này làm dấy lên lo ngại về hỏa hoạn hoặc nổ các vật liệu dễ cháy, đe dọa đến tính mạng của người dùng cuối. Do đó, việc sử dụng phụ gia chống tĩnh điện cho nhựa đóng một vai trò quan trọng không chỉ trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa mà còn đảm bảo an toàn cho chúng ta.

Tĩnh điện là hiện tượng một lượng lớn điện tích được tích tụ trên bề mặt sản phẩm nhựa, sinh ra tia lửa điện. Trong các điều kiện cụ thể, chúng có thể gây cháy hoặc nổ, đặc biệt là đối với các thiết bị gia dụng tiếp xúc với các nguồn điện khác ở tần suất cao. Bên cạnh đó, sự tích tụ điện tích cũng thu hút bụi (trên bề mặt sản phẩm) hoặc làm tăng tốc độ phân hủy của nó, do đó rút ngắn vòng đời của sản phẩm. Tĩnh điện không chỉ diễn ra trong quá trình sử dụng của sản phẩm mà còn phát sinh trong quá trình sản xuất như ép phun, ép thổi,… dẫn đến tốc độ xử lý chậm hơn cũng như nguyên liệu bị nhiễm bẩn. Chính vì lẽ đó, chưa bao giờ việc sử dụng phụ gia chống tĩnh điện cho nhựa lại trở nên quan trọng đối với ngành nhựa nước ta.

1. Phụ gia chống tĩnh điện là gì?

Phụ gia chống tĩnh điện là những chất được thêm vào các sản phẩm nhựa nhằm loại bỏ sự tích tụ điện tích trên bề mặt của chúng. Về cơ bản, các chất này hoạt động bằng cách cân bằng số lượng electron giữa bề mặt nhựa và các vật liệu khác thông qua quá trình ion hóa của chúng. Chất chống tĩnh điện được cấu tạo bởi hai đầu – một đầu là chất hữu cơ kỵ nước và một đầu ưa nước. Khi được thêm vào nhựa, phần cuối kỵ nước sẽ di chuyển để phủ lên bề mặt sản phẩm nhựa. Sau đó, nó hút ẩm và thực hiện quá trình ion hóa, giúp cân bằng lượng điện tích trên bề mặt nhựa.

2. Các loại phụ gia chống tĩnh điện thông dụng cho nhựa

Dựa trên ứng dụng và thời gian sử dụng, chất chống tĩnh điện có thể được chia thành hai nhóm khác nhau: chất chống tĩnh điện bên ngoài và chất chống tĩnh điện bên trong.

Phụ gia chống tĩnh điện bên ngoài: Tên gọi “bên ngoài” xuất phát từ cách chúng được sử dụng. Phụ gia chống tĩnh điện bên ngoài cho nhựa được phủ lên bề mặt sản phẩm cuối bằng các kỹ thuật như phun hoặc nhúng. Mặc dù việc sử dụng loại phụ gia chống tĩnh điện này có vẻ dễ dàng và tiết kiệm thời gian nhưng nó sẽ không tồn tại lâu. Các chất phụ gia chống tĩnh điện bên ngoài hoạt động hiệu quả chỉ trong khoảng 6 tuần. Sau đó, lớp bảo vệ do chúng tạo ra sẽ bị mài mòn dần do tác động của các yếu tố cơ học khác. Do đó, việc sử dụng phụ gia chống tĩnh điện bên ngoài là tạm thời và phù hợp nhất cho các sản phẩm có vòng đời ngắn.
Phụ gia chống tĩnh điện bên trong: Không giống như đối tác của nó, phụ gia chống tĩnh điện bên trong được sử dụng trong quá trình sản xuất nhựa để ngăn chặn sự tích điện trên bề mặt polyme. Sau khi cho vào nhựa, phần cuối kỵ nước của chúng sẽ di chuyển lên bề mặt vật liệu và tạo thành lớp hút nước. Trong đó, quá trình ion hóa của chúng diễn ra để phóng điện tĩnh. Bằng cách này, các chất phụ gia chống tĩnh điện bên trong có tuổi thọ cao hơn và do đó, được hầu hết các nhà sản xuất nhựa ưa chuộng hơn.

Nhìn chung, bất kể chủng loại, ứng dụng hay cơ chế hoạt động, phụ gia chống tĩnh điện hiệu quả cho nhựa phải đảm bảo 3 tiêu chí chính sau:

Tính chất hút nước và hút ẩm – để đảm bảo chúng có thể tạo thành chất hút ẩm
Khả năng di chuyển về phía bề mặt của vật liệu – để tạo ra một lớp hút ẩm
Khả năng ion hóa trong nước – sự có mặt của ion giúp cân bằng số lượng electron giữa bề mặt polyme và bề mặt thiết bị hoặc vật liệu khác, do đó loại bỏ hiện tượng tích điện.

3. Phụ gia chống tĩnh điện mang lại lợi ích như thế nào cho ngành nhựa của chúng ta?

Nhờ những lợi ích của chúng, phụ gia chống tĩnh điện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau.

Màng bao bì thực phẩm

Trong số các loại nhựa dẻo khác nhau, polyetylen (PE) là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất màng bao bì thực phẩm. Nhờ các đặc tính cơ học nổi bật của nó (độ bền kéo, không mùi, không vị và cấu trúc dạng sáp có màu trắng đục), polyetylen cũng được sử dụng trong sản xuất giấy bạc, bao bì, thùng chứa, chai lọ, cũng như ống dẫn nước uống. Vì nó có điện trở bề mặt khoảng 1015Ω, màng bao bì làm bằng nhựa PE rất dễ xảy ra hiện tượng tĩnh điện. Điều này không chỉ thu hút một lượng lớn bụi trên bề mặt phim mà còn dẫn đến sự kết dính của các lớp phim, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nội dung. Do đó, việc sử dụng chất chống tĩnh điện bên trong là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của màng bao bì.

Thiết bị gia dụng

Hãy tưởng tượng vỏ nhựa của máy hút chân không của bạn thiếu chất chống tĩnh điện, điều gì sẽ xảy ra? Trước hết, nó có thể rất bụi vì điện tích tích tụ trên bề mặt chân không sẽ thu hút các chất gây ô nhiễm trong không khí. Sự ma sát quá mức giữa vỏ và không khí hoặc các vật liệu khác dễ làm bề mặt nhựa xuống cấp. Hơn nữa, điện tích trên bề mặt của nó có thể phóng ra tia lửa điện, có thể dẫn đến cháy hoặc nổ các vật liệu dễ cháy. Điều này rất rủi ro vì hầu hết các gia đình hiện đại đều có nhiều hơn một thiết bị điện ở nhà. Như vậy, việc sử dụng phụ gia chống tĩnh điện cho nhựa có thể coi là tiêu chuẩn kỹ thuật không thể thiếu đối với các thiết bị gia dụng.