1. Molekulová štruktúra a vlastnosti charakteristických skupín a množstvo prídavku [3]
Účinok antistatického činidla závisí najskôr od jeho základnej charakteristiky ako povrchovo aktívnej látky - povrchovej aktivity. Povrchová aktivita súvisí s typom hydrofilnej skupiny, typom hydrofóbnej skupiny, tvarom molekuly a molekulovou hmotnosťou. Keď sú molekuly antistatického činidla smerovo adsorbované na fázovom rozhraní, voľná energia fázového rozhrania a kritický kontaktný uhol medzi vodou a plastom sa zníži. Táto adsorpcia súvisí len s vlastnosťami matrice, ale aj s vlastnosťami povrchovo aktívnej látky. Podľa pravidla podobnosti polarity má časť uhľovodíkového reťazca molekuly povrchovo aktívnej látky tendenciu kontaktovať sa s polymérnym segmentom a časť polárnej skupiny má tendenciu kontaktovať vodu vo vzduchu. Ako hydrofóbny materiál je hlavnou funkciou antistatického činidla na povrchu polymérneho materiálu vytvorenie pravidelnej hydrofilnej adsorpčnej vrstvy smerujúcej k vode vo vzduchu.
Antistatický prostriedok s dobrou hydrofilnosťou naviaže pri rovnakej vlhkosti vzduchu viac vody, takže povrch polyméru môže absorbovať viac vody a podmienky na ionizáciu iónov sú dostatočné, čím sa zlepší antistatický účinok.
K prenosu náboja môže dôjsť aj náhradou protónov. Antistatické činidlá obsahujúce hydroxylové alebo aminoskupiny môžu byť spojené do reťazcov vodíkovou väzbou a môžu pôsobiť aj pri nižšej vlhkosti. V prostredí suchého vzduchu, ak sa od plastových výrobkov vyžaduje, aby mali antistatické vlastnosti ihneď po vylisovaní, je použitie polyolmonostearátových antistatických činidiel veľmi účinné. Hydroxyetylalkylamín v polypropyléne vykazuje najlepší antistatický účinok až po skladovaní pri 50 % relatívnej vlhkosti a je veľmi ovplyvnený vlhkosťou. Monoglycerid kyseliny stearovej má antistatický účinok ihneď po pridaní a nie je ovplyvnený vlhkosťou, ale jeho účinok sa samozrejme znižuje s predlžovaním doby skladovania.
Účinok prídavného antistatického činidla je určený rýchlosťou migrácie aditíva na povrch plastového výrobku. Keď je povrch plastového výrobku pokrytý súvislou vodivou vrstvou, útlm náboja je optimálny.
Molekulová hmotnosť antistatického činidla je príliš vysoká, čo neprispieva k jeho migrácii na povrch polyméru; molekulová hmotnosť je príliš nízka a odolnosť proti praniu a odolnosť proti povrchovému treniu nie sú dobré. Obvykle je molekulová hmotnosť antistatického činidla oveľa menšia ako molekulová hmotnosť polyméru. Pridanie látok s nízkou molekulovou hmotnosťou môže zhoršiť fyzikálne a mechanické vlastnosti vysoko polymérneho materiálu. Aby sa znížil tento nepriaznivý účinok, antistatické činidlo sa zvyčajne pridáva vo veľmi malom množstve, rovnako ako povrchovo aktívna látka "jeden bod je čerstvá", zvyčajne 1 ppm až 1 000 ppm, a môže sa tiež pridať po zriedení. Množstvo pridaného antistatického činidla sa tiež líši v závislosti od použitia produktu.
Hodnota CMC (kritická koncentrácia miciel) je mierou povrchovej aktivity povrchovo aktívnej látky. Čím nižšia je hodnota CMC, tým nižšia je koncentrácia povrchovo aktívnej látky na dosiahnutie povrchovej (rozhrania) adsorpcie, alebo čím nižšia je koncentrácia potrebná na vytvorenie miciel, a teda nižšia účinná koncentrácia antistatických vlastností. Množstvo pridaného antistatického činidla s rôznymi štruktúrami je rôzne a mení sa v závislosti od formy produktu. Množstvo prídavku má určitý rozsah. Príliš nízky, antistatický efekt nie je zrejmý, príliš vysoký, ovplyvní fyzikálne a mechanické vlastnosti materiálu. Pridané množstvo tenkých produktov, ako sú filmy a pláty, je malé a pridané množstvo hrubých produktov je relatívne veľké.
2. Kompatibilita medzi antistatickým činidlom a polymérom sa riadi princípom kompatibility s podobnou polaritou. Všetky polymérne materiály majú štruktúru dlhého uhlíkového reťazca, z ktorých väčšina sú nepolárne živice a niektoré majú polárne koncové skupiny, ktoré zvyšujú polaritu. Antistatické činidlá majú hydrofóbne (nepolárne) aj hydrofilné (polárne) skupiny. Všeobecne platí, že čím dlhší je uhlíkový reťazec hydrofóbnej skupiny, tým lepšia je kompatibilita s polymérom. Ak je hydrofilná skupina veľmi polárna, kompatibilita s polymérom nie je dobrá; ak je polarita slabá, hydrofilná adsorpcia je slabá. Kompatibilita je príliš dobrá, antistatické činidlo sa nedá ľahko vysťahovať a antistatický účinok sa nedá dosiahnuť; kompatibilita nie je dobrá, odstránenie je príliš rýchle a životnosť je príliš krátka, čo ovplyvňuje dlhodobé používanie. Preto je pri navrhovaní a používaní antistatických činidiel potrebné vziať do úvahy vyššie uvedené faktory a prostredníctvom experimentov by sa mali preveriť odrody a optimálne použitie antistatických činidiel.
