1. מבנה מולקולרי ומאפייני קבוצה אופייניים וכמות הוספה [3]
ההשפעה של חומר אנטי-סטטי תלויה תחילה במאפיין הבסיסי שלו כחומר פעיל שטח - פעילות פני השטח. פעילות פני השטח קשורה לסוג הקבוצה ההידרופלית, סוג הקבוצה ההידרופובי, צורת המולקולה והמשקל המולקולרי. כאשר מולקולות הסוכן האנטי סטטי נספגות בצורה כיוונית על ממשק הפאזה, האנרגיה החופשית של ממשק הפאזה וזווית המגע הקריטית בין מים לפלסטיק תפחת. ספיחה זו קשורה רק לתכונות המטריצה, אך גם לתכונות של חומר השטח. על פי כלל דמיון הקוטביות, חלק שרשרת הפחמימנים של מולקולת חומרי השטח נוטה למגע עם מקטע הפולימר, וחלק הקבוצה הקוטבית נוטה למגע עם מים באוויר. כחומר הידרופובי, תפקידו העיקרי של הסוכן האנטי-סטטי על פני החומר הפולימרי הוא ליצור שכבת ספיחה הידרופלית קבועה הפונה למים באוויר.
במקרה של אותה לחות אוויר, הסוכן האנטי-סטטי בעל הידרופיליות טובה יקשור יותר מים, כך שמשטח הפולימר יוכל לספוג יותר מים, והתנאים ליינון יונים מספיקים יותר, ובכך ישפרו את האפקט האנטי-סטטי.
העברת מטען יכולה להתרחש גם על ידי החלפת פרוטונים. חומרים אנטי סטטיים המכילים קבוצות הידרוקסיל או אמינו יכולים להיות מקושרים לשרשראות על ידי קשרי מימן ויכולים לעבוד גם בלחות נמוכה יותר. בסביבת אוויר יבשה, אם מוצרי פלסטיק נדרשים להפעיל תכונות אנטי-סטטיות מיד לאחר הדפוס, השימוש בחומרים אנטי-סטטיים של פוליול מונוסטארט יעיל מאוד. Hydroxyethylalkylamine בפוליפרופילן מציג את האפקט האנטי-סטטי הטוב ביותר רק לאחר תקופת אחסון ב-50% לחות יחסית, ומושפע מאוד מלחות. מונוגליצריד חומצה סטארית מייצר אפקט אנטי-סטטי מיד לאחר ההוספה ואינו מושפע מלחות, אך השפעתו פוחתת כמובן עם הארכת זמן האחסון.
ההשפעה של הסוכן האנטי-סטטי התוסף נקבעת על ידי קצב הנדידה של התוסף אל פני השטח של מוצר הפלסטיק. כאשר פני השטח של מוצר הפלסטיק מכוסים בשכבה מוליכה רציפה, הנחתת המטען אופטימלית.
המשקל המולקולרי של הסוכן האנטי-סטטי גבוה מדי, דבר שאינו תורם להגירתו אל פני הפולימר; המשקל המולקולרי נמוך מדי, ועמידות הכביסה ועמידות החיכוך פני השטח אינן טובות. בדרך כלל המשקל המולקולרי של הסוכן האנטי סטטי קטן בהרבה מזה של הפולימר. תוספת של חומרים בעלי משקל מולקולרי נמוך עלולה לדרדר את התכונות הפיזיקליות והמכניות של החומר הפולימרי הגבוה. על מנת להפחית את ההשפעה השלילית הזו, הסוכן האנטי סטטי מתווסף בדרך כלל בכמות קטנה מאוד, בדיוק כמו חומר השטח "נקודה אחת טריה", בדרך כלל 1ppm~1000ppm, וניתן להוסיף אותו גם לאחר דילול. כמות החומר האנטי-סטטי המוסף משתנה גם בהתאם לשימוש במוצר.
ערך CMC (ריכוז micelle קריטי) הוא מדד לפעילות פני השטח של חומר פעיל שטח. ככל שערך ה-CMC קטן יותר, כך ריכוז החומר הפעיל שיגיע לפני השטח (ממשק) ספיחה נמוך יותר, או הריכוז הנדרש ליצירת מיצלות נמוך יותר, ולכן הריכוז האפקטיבי של תכונות אנטי-סטטיות נמוך יותר. כמות החומר האנטי סטטי המוסף עם מבנים שונים שונה, והיא משתנה בהתאם לצורת המוצר. לכמות התוספת יש טווח. נמוך מדי, האפקט האנטי-סטטי אינו ברור, גבוה מדי, זה ישפיע על התכונות הפיזיקליות והמכניות של החומר. כמות התוספת של מוצרים דקים כמו סרטים ויריעות קטנה, וכמות התוספת של מוצרים עבים גדולה יחסית.
2. התאימות בין הסוכן האנטי-סטטי לפולימר פועלת לפי העיקרון של תאימות קוטביות דומה. לחומרים פולימרים יש לכולם מבנה שרשרת פחמן ארוך, רובם שרפים לא קוטביים, ולחלקם יש קבוצות קצה קוטביות, המשפרות את הקוטביות. לחומרים אנטי סטטיים יש גם קבוצות הידרופוביות (לא קוטביות) וגם הידרופיליות (קוטביות). בדרך כלל, ככל ששרשרת הפחמן של הקבוצה ההידרופוביה ארוכה יותר, כך התאימות לפולימר טובה יותר. אם הקבוצה ההידרופלית קוטבית מאוד, התאימות לפולימר אינה טובה; אם הקוטביות חלשה, הספיחה ההידרופלית גרועה. התאימות טובה מדי, הסוכן האנטי-סטטי לא קל ליציאה, ולא ניתן להשיג את האפקט האנטי-סטטי; התאימות לא טובה, ההסרה מהירה מדי והתקופה המתמשכת קצרה מדי, מה שמשפיע על השימוש לטווח ארוך. לכן, יש לקחת בחשבון את הגורמים לעיל בעת תכנון ושימוש בחומרים אנטי-סטטיים, ויש לבדוק את הזנים והשימוש האופטימלי בחומרים אנטי-סטטיים באמצעות ניסויים.
