抗静电织物的开发与应用
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防静电碳纤维发展历程有机导电纤维产生于20世纪60年代末期。
最早问世的是表面涂覆碳和黑的有机导电纤维。
帝人公司、BASF公司自相继开发了此类纤维。
碳黑涂覆型导电纤维的导电成分都分布在纤维表面,因此导电性能好,但纤维在受到摩擦或弯折时碳黑易于脱落,导电性能会下降。
随后出现的是表面镀覆金属的导电纤维。
Rohm and Haas公司用化学镀层方法在尼龙纤维表面镀银制成导电纤维X-Static,东洋纺公司用低温融态金属浸渍制成具有金属皮层的导电纤维。
Statex公司的Ex-Stat则采用非电解镀银技术制成导电纤维。
纤维表面金属化的导电纤维,机械性能与普通纤维差异较大,使混纺较为困难,因而并未得到广泛的应用。
1975年,Du Pont公司采用复合纺丝技术制成含有碳黑导电芯的复合导电纤维Antron III,从此,各大化纤公司纷纷开始以碳黑为导电成分的复合纤维的研究与开发。
孟山都公司制并列型tron导电纤维,钟纺公司开发Belltron 锦纶导电纤维,尤尼吉卡公司开发Megana III导电纤维,可乐丽公司Kuracarbo,东洋纺织KE-9导电纤维等,使碳黑复合型导电纤维得到了广泛的发展。
到80年代末期,日本碳黑复合型导电纤维的年产量达到200吨。
但由于碳黑复合型导电纤维以碳黑为导电成分,因此,纤维通常为灰黑色,独应用范围倒限制。
80年代开始了导电纤维的白色化研究。
普遍采用的方法是用铜、银、镍和镉等金属的硫化物、碘化物或氧化物与普通高聚物共混或复合纺丝而制成导电纤维。
如Rhone-poulence公司利用化学反应制成CuS导电层的Rhodiastat导电纤维;帝人公司制成表面含有Cul的导电纤维T-25;钟纺公司制成ZnO2导电的Belltron632、Belltron638;尤尼吉卡公司开发了 Megana。
以金属化合物或氧化物为导电物质的白色导电纤维导电性能较碳黑复合型导电纤维差。
但其应用不受颜色的影响。
织物的抗静电性能与处理技术研究在我们的日常生活中,织物无处不在,从衣物到家居用品,从工业用布到医疗纺织品。
然而,你是否曾经在干燥的季节里,经历过衣物摩擦产生静电,导致头发竖起或者被静电电击的烦恼?这不仅让人感到不适,在一些特殊的环境中,静电甚至可能引发严重的事故。
因此,织物的抗静电性能及其处理技术成为了一个重要的研究领域。
一、织物产生静电的原因要理解织物的抗静电性能,首先需要了解织物为什么会产生静电。
静电的产生主要源于摩擦起电和电荷转移。
当两种不同材质的织物相互摩擦时,电子会从一种织物转移到另一种织物上,导致一方带正电,另一方带负电。
此外,环境湿度对静电的产生也有很大影响。
在干燥的环境中,水分含量低,电荷难以通过水分传导散失,从而更容易积累静电。
常见的容易产生静电的织物包括合成纤维,如聚酯、尼龙等。
这些纤维的分子结构特点使得它们在摩擦过程中更容易失去或获得电子。
相比之下,天然纤维如棉、麻等产生静电的情况相对较少,因为它们具有较好的吸湿性,能够吸收空气中的水分,从而有助于电荷的传导和消散。
二、织物抗静电性能的重要性织物的抗静电性能在多个领域都具有重要意义。
在服装领域,静电会导致衣物贴身、吸附灰尘,影响穿着的舒适度和美观度。
对于一些特殊行业的工作服,如电子厂、加油站等,静电可能会引发火灾或爆炸等危险,因此抗静电性能是保障工作人员安全的关键因素。
在家居用品方面,静电会使地毯吸尘、窗帘吸附灰尘,增加清洁的难度。
同时,静电对人体健康也可能产生一定的影响,长期处于静电环境中可能导致人体出现疲劳、头痛等症状。
在工业领域,静电可能会干扰电子设备的正常运行,损坏敏感的电子元件,影响产品质量和生产效率。
在医疗领域,静电可能会对医疗器械的性能产生影响,甚至对患者的治疗造成潜在风险。
三、织物抗静电处理技术为了提高织物的抗静电性能,研究人员开发了多种处理技术,主要包括以下几种:1、纤维改性通过对纤维进行化学改性,在纤维分子结构中引入亲水基团或导电成分,从而提高纤维的导电性和吸湿性。
核心提示:介绍了静电的危害及纺织品抗静电的机理,并分类介绍了目前所使用的纺织品抗静电技术的方法,最后指出了纺织品抗静电技术的不足,并对前景进行展望。
1.研究纺织品抗静电技术的重要性1.1纺织品静电现象及产生原理产生静电的机理有多种解释,纺织材料静电主要是由于表面间的相互摩擦产生的。
纺织材料是电的不良导体,具有很高的比电阻。
纤维及其制品在生产加工和使用过程中,由于受摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的作用而易于产生静电。
特别是随着合成纤维在纺织上生产和应用的越来越多,这些高分子聚合物所固有的高绝缘性和憎水性,使之极易产生、积累静电。
1.2纺织品静电的危害在民用方面,静电会导致纺织品的使用过程中吸尘沾污,服装纠缠人体产生粘附不适感,而且有研究表明,静电刺激会对人体健康产生不利影响。
在产业应用方面,静电是火工、化工、石油等加工等行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一,也是化纤等纺织行业加工过程中的质量及安全事故隐患之一。
随着高科技的发展,静电障害所造成的后果已突破了安全问题的界限[3]。
静电放电造成的频谱干扰危害,会引起电子、通信、航空、航天以及一切应用现代电子设备、仪器的场合导致设备运转故障、信号丢失等结果。
因此目前抗静电纺织品的需求量越来越大。
2纺织品抗静电的机理绝缘体表面的静电可以通过三条途径消失:(1)通过空气(雾气)消失;(2)沿着表面消失;(3)通过绝缘体体内消失。
通过空气消除静电,主要依靠空气中相反符号的带电粒子飞来与绝缘体表面的静电中和或让带电粒子获得动能而飞散。
利用尖端放电原理,制成高压电晕式静电消除器,已在化纤生产中有应用。
静电沿绝缘体表面消失的速度取决于绝缘体表面电阻率的大小。
提高空气的湿度,可以在亲水性绝缘体表面形成连续的水膜,加上空气中的CO2和其他杂质的溶解,而大大提高表面导电性。
进一步的方法是使用抗静电剂,主要是离子或非离子型的表面活性剂。
静电通过绝缘体体内的泄漏速度,主要取决于绝缘体的电阻率的大小,一般说来,当聚合物电阻率小于107Ω·m时,产生静电荷会很快泄漏掉。
织物抗静电的基本原理及方法一、织物抗静电基本原理通常静电现象是电荷发生过程(电荷移动、电荷分离)和消失过程(电晕放电、静电泄漏)复杂交错而产生的现象。
实际的静电荷水平是这两个相反过程达到动态平衡的过程。
织物抗静电的基本原理及方法可以概括为:1)减少静电的产生;2)加快静电的泄漏;3)造成使静电能够中和的条件。
二、织物抗静电的基本方法根据静电产生的机理,静电的泄漏规律以及影响静电的主要因素,织物抗静电主要有以下几种方法:1、使用抗静电整理剂抗静电整理剂根据其化学结构分为:阳离子型、阴离子型和非离子型;按使用目的可以分为:耐久型和非耐久型。
当材料加入抗静电剂后,通过提高聚合物材料的导电性能或电子的传递能力,能够提高其抗静电作用。
2、化学改性方法一般合成纤维比电阻多在1013Ωcm以上,通过吸湿改性方法,可以使纤维达到抗静电的水平。
化学改性一般是将成纤聚合物与某些具有特定抗静电功能基团的高分子化合物如聚丙烯酸的衍生物(季胺、磺酸、羧酸等)进行接枝共聚,或将亲水性聚合物与PET共聚,聚合物大分子上引入的这类抗静电化合物具有良好的热稳定性、抗静电性和较好的耐久性。
3、导电纤维的混纺或嵌织将天然纤维或化学纤维与一定比例的导电纤维混纺,经纺织加工成抗静电织物。
本方法抗静电性能长期有效,不受工作环境影响,服用性能好。
目前不锈钢纤维与天然纤维或化纤的混合纺丝问题基本解决,但仍然存在混纺不均匀,不锈钢纤维的上色难等问题。
有机导电纤维一般以涤纶基加碳处理,也存在颜色深、色系不全等问题。
此外,利用放电效应如将有机硅导电丝以一定间隔嵌入织物中,或将金属纤维混入经纬纱中并以一定间隔嵌入织物中(混入量为0.5%~1%),也是较常采用的方法。
我国是一个纺织出口大国,防静电面料和防护服大量出口,因此产品的防静电性能指标必须符合国际相关技术标准。
为了进一步完善并提升我国防静电服的技术指标,综合考虑织物产生静电的基本原理,以及防静电服的设计原理思路,为提高国内防静电织物技术水平提供与之相配套的织物静电测试仪,就显得十分之重要。
高性能涤纶织物的研究进展与应用展望摘要:高性能涤纶织物具有轻薄柔软、耐磨、抗紫外线、透气、防水、抗静电等多种优良性能,因此在各个领域得到广泛应用。
本文综述了高性能涤纶织物的研究进展,包括材料改性、织物结构优化和功能化处理等方面的最新研究成果,并对未来的应用前景进行了展望。
1. 引言高性能涤纶织物作为一种具有广泛应用前景的新型材料,已经吸引了广泛的研究兴趣。
具有优异的物理性能和化学性能,高性能涤纶织物在服装、家居、体育用品、工业用品等领域都有着重要的应用价值。
本文将对高性能涤纶织物的研究进展进行综述,并展望其未来的应用前景。
2. 材料改性的研究进展材料改性是提升高性能涤纶织物性能的关键步骤。
近年来,通过纳米材料的添加、功能性化合物的掺杂、复合材料的制备等措施,不断改善了高性能涤纶织物的性能。
例如,添加金属氧化物纳米颗粒可以提高织物的抗菌性能和紫外线防护效果;掺杂碳纳米管可以增强织物的导电性能和抗静电性能;制备纳米纤维复合材料则可以使织物具有降解性能和自愈合功能。
材料改性的研究不仅提高了高性能涤纶织物的性能,也为其在不同领域的应用提供了更多可能性。
3. 织物结构优化的研究进展织物结构对高性能涤纶织物的性能起着重要作用。
研究人员通过优化织物结构,如改变纱线密度、纱线粗细、纹理形状等来改善高性能涤纶织物的性能。
例如,采用高分子纤维增强的三维编织织物,可以提高织物的抗撕裂性能和抗拉伸性能;通过调整织物纹理形状,可以增强织物的导湿性能和透气性能。
织物结构优化的研究可以有效提高高性能涤纶织物的性能,并满足不同应用领域的需求。
4. 功能化处理的研究进展功能化处理是高性能涤纶织物研究中的重要方向。
通过表面改性、化学处理等方法,增加高性能涤纶织物的功能性。
研究人员利用纳米技术制备纳米涂层,提高织物的防水性能和抗污性能;采用等离子体处理,增强织物的抗紫外线性能和耐磨性能;利用染料分子的吸附与树脂的反应,实现织物的抗褪色性能和抗菌性能等。
防静电真丝面料的研发内容
防静电真丝面料的研发主要涉及以下几个方面:
1.材料选择:研发防静电真丝面料时,需要选择具有良好导
电性的纤维材料。
通常采用混纺纤维,如混纺金属纤维、混纺导电聚酰亚胺纤维等,以提高面料的导电性能。
2.纤维修改:通过对真丝纤维进行化学处理或表面修饰,实
现纤维本身具有静电防护性能。
例如,通过离子交换或离子溶剂法改性,引入具有导电性的元素或功能基团,从而提高纤维的抗静电能力。
3.导电涂层:在真丝面料表面涂覆一层导电性涂层,可以增
加面料的导电性。
常用的方法包括喷涂、浸渍、蒸镀等,使得面料表面形成一层导电薄膜,改善静电防护效果。
4.织物结构设计:通过调整织物的结构参数,如密度、纱线
粗细、织物纱线比例等,改善面料的导电性能。
例如,增加导电纱线的比例、增加浮纱数量、减少织物孔隙等,可以提高面料的导电性和抗静电性。
5.后整理工艺:面料在研发后需要进行相应的后整理工艺处
理,如防静电整理、抗静电填充整理等。
这些工艺可以提高面料抗静电性能,并使其具有持久的效果。
需要注意的是,防静电真丝面料的研发需要考虑静电的形成机制、纤维特性和应用需求等多个因素。
同时,还应该进行静电性能测试和评估,确保面料在实际使用中具有良好的抗静电效
果和舒适性。
石墨烯材料在纺织领域中的应用摘要:石墨烯(GO)以其特殊的结构与优良的性质,在超级电容器、传感、生物医药等方面有着广阔的应用前景。
近年来,石墨烯织物得到了广泛的关注,并得到了广泛的应用。
已有的研究表明,将石墨烯引入到织物中,可以使织物具有抗静电、抗菌、抗 UV、传感和防弹等特性。
石墨烯具有优异的物理、化学和生物活性,是目前纺织工业的一个重要发展方向。
文章对近年来利用石墨烯和氧化石墨烯对纤维进行改性的方法进行了综述。
关键词:石墨烯材料;纺织品;应用新发展前言近几年来,各种新的纺织品材料不断涌现,性能也在不断地提升,以适应人们对生活的需要。
而石墨烯由于其优良的抗静电、抗紫外线、抗菌、导电、耐热等特性,被广泛用于制作户外用品、特殊职业装、专业运动服等。
因此,本论文对石墨烯改性纤维、功能化石墨烯织物及其应用进行了研究,石墨烯纤维是一种以石墨烯为基体,以其为基体构成的一种连续的长线状物质。
石墨烯为单层纳米材料,不具备聚合物那样的大分子链段,而且其分散性好,不易组装,因此很难得到石墨烯纤维。
在2011年,首次利用湿法纺丝原理制备了石墨烯纤维。
对氧化石墨烯进行液相化处理,制备出宏观上连续的氧化石墨烯纤维,并将其还原为单晶。
一、石墨烯的制备方法(一)物理剥离法"物理剥离法"是指在高取向、高热解度的石墨表面,通过机械力量将其剥离成薄层。
采用物理剥脱法可以得到10-100微米厚度的高品质石墨烯。
然而,由于石墨烯的粒径难以调控和产率较低,这种方法只能用于实验工作。
(二)氧化-石墨还原法氧化-石墨还原法是指首先对石墨进行化学氧化,得到边缘含有羧基、羟基,层间含有环氧及羰基等含氧基团的石墨氧化物,再用外力剥离(例如超声剥离)得到单原子层厚度的石墨烯氧化物,再进一步还原,从而制备石墨烯的方法。
该工艺得到的石墨烯是一种可分离的、具有较高产率和较好的应用前景的石墨烯材料。
(三)化学气相沉积法化学气相沉积技术是一种将反应物在气体中进行化学反应,使其在受热的固体衬底上沉积,从而制备出一系列的固体材料。
织物抗静电整理实验报告纺织行业是一个高电压、高电流、高热、高湿的行业,是一个高能量的、高频率电源的行业,是一个高度电离的,在特定条件下会产生电荷聚集体(简称静电)的行业。
因此,抗静电整理对于纺织行业来说是至关重要的。
而抗静电整理主要是将织物中的静电电压降低到一定程度或达到静电清除效果后。
抗静电整理主要包括机械整理和化学整理两种方式。
化学整理主要是通过溶剂处理来实现。
一、抗静电整理原理纺织物在染整过程中,存在着一定的静电积累,这些静电荷通过织物纤维中的某些表面就被消除掉,但是这些表面在经过整理后就会使纤维表面形成一层致密的绝缘层,使静电在织物表面重新积累下来,当在静电较低的情况下,静电积累于织物纤维内而使纤维失去弹性而不能有效地发挥其作用。
这种现象称为静电积聚效应。
因此要使织物免受静电的伤害是需要使其表面产生一层静电积聚层。
如果可以将其静电积聚层清除掉,就可以大大降低染料的成色率,从而使染料具有良好的成色性能。
目前,已有许多国内外学者将其应用于纺织工业中来抑制和消除静电问题。
生产中,利用化学方法抑制或去除静电荷就成为主要防静电处理方式。
在纺织品抗静电处理过程中,使用某种助剂如有机溶剂和表面活性剂等可以有效地抑制或消除导电电荷聚集体而对纺织品产生的静电危害,但是这种作用存在一些不足之处。
二、织物抗电离和消除静电的方法消除静电的方法很多,主要有三种,一种是利用电中性物质吸附静电,另一种是利用静电消除剂去除静电,另一种是利用静电消除剂去除静电。
常用的抗静电处理方法有两种:机械去静电法制备和化学去静电法制备。
机械去静电法又称机械吸附、电吸附,是利用电流来消除静电的一种方法。
它是利用电中性物质吸附到织物上之后,将所吸附过来的静电电压迅速降低到一定程度。
其方法是:利用电静电在布上分散的特点,使之与纤维充分接触并且不断地吸附在纤维上。
这种方法简单易行、效率高、效果明显,但其缺点是操作复杂、耗能大。
化学法除静电法又称化学消除静电或化学吸附,指采用一定的化学方法将静电从织物上去除掉(如溶剂除湿、离子除湿),再通过工艺过程使其与纤维充分接触而不受污染(如超声波除静电)。
织物抗静电的方法有那些针对上述可能的电荷散佚途径以及影响织物抗静电效果的主要因素,实际静电消除中应该强化上述电荷散逸的效果和导通,结合静电产生的机理和静电的泄漏规律,织物抗静电主要有以下几种方法:一、分散泄漏消除静电法对合成纤维类织物,通过降低比电阻就可以增加织物的导电性能。
降低比电阻的方法主要是采用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理,提高纤维的吸湿性,从而降低纺织品的比电阻,加快电荷逸散,在通过传道、泄漏,分散电荷,消除静电。
此类方法的抗静电效果难以长久保存,耐洗涤效果差,且在低湿度条件下不显示抗静电性能此外,为减少静电荷的产生量,在纺织材料界面上涂敷的抗静电油剂使材料之间不能充分、直接的摩擦、接触,从而减少了电荷的转移。
另一种机理为表面活性剂分子疏水端吸附于纤维表面,亲水性基团指向空间,形成极性界面,吸附空气中的水分子,降低纤维或织物的表面比电阻,加速电荷逸散。
这是大多数抗静电剂发挥作用的主要方式。
抗静电剂起作用的另外一种方式是离子化,离子化的抗静电剂本身具有良好的导电性,这种油剂分子在表层水分子的作用下,发生电离,显著提高了纤维表面的导电性,同时,可通过中和表层电荷的方式消除带电。
二、化学改性方法对成纤高聚物进行共混、共聚合、接枝改性引入亲水性极性基团,或在纤维内部添加抗静电剂,制取抗静电纤维。
其共同特点是提高纤维的吸湿性能,加快电荷的散逸。
由抗静电纤维制造纺织品、或混用较高比例到普通合成纤维中,可消除加工和使用中的静电问题,但仍以高湿环境作为电荷散逸的必要条件。
三、电晕放电消除静电法织物中采用纺织纤维和导电纤维均匀混合的材料制作织物。
采用金属纤维、碳纤维、导电聚合物等导电均一型导电纤维或者合成纤维外层涂覆碳黑等导电成分的导电物质包覆型导电纤维,碳黑或金属化合物高聚物通过复合纺丝得到的导电物质复合型导电纤维。
导电纤维的应用使纺织品抗静电效果显著、耐久而不受环境湿度的影响,并可应用于防静电工作服等特种功能性纺织品。
织物的抗静电性能研究与应用在现代生活中,织物无处不在,从我们日常穿着的衣物到家居装饰的布料,从工业生产中的特种面料到医疗领域的专用纺织品。
然而,在许多情况下,织物的静电问题给我们带来了不少困扰和麻烦。
静电可能导致衣物吸附灰尘、贴身衣物产生不适感,甚至在一些特殊环境中引发安全隐患。
因此,对织物抗静电性能的研究不仅具有重要的科学意义,更在实际应用中有着广泛而迫切的需求。
一、织物产生静电的原因要深入理解织物的抗静电性能,首先需要明白织物为什么会产生静电。
织物产生静电的主要原因是摩擦起电。
当两种不同材质的织物相互摩擦时,电子会从一种织物转移到另一种织物上,导致一种织物带正电,另一种带负电。
此外,环境湿度也是影响织物静电产生的重要因素。
在干燥的环境中,水分含量低,电荷难以通过水分传导散失,静电更容易积累。
不同的织物纤维种类对静电的产生也有影响。
例如,合成纤维如聚酯、尼龙等,其分子结构中缺少亲水基团,导电性差,容易积累静电。
相比之下,天然纤维如棉、麻等,由于含有较多的亲水基团,导电性相对较好,静电产生相对较少。
二、织物抗静电性能的评价指标为了准确评估织物的抗静电性能,需要建立一系列科学合理的评价指标。
常见的指标包括表面电阻率、半衰期和摩擦带电电压等。
表面电阻率是衡量织物导电性能的重要参数。
电阻率越低,表明织物的导电性能越好,抗静电能力越强。
一般来说,当表面电阻率小于10^11 欧姆时,织物具有较好的抗静电性能。
半衰期是指织物上的静电衰减到初始值一半所需要的时间。
半衰期越短,说明织物的静电消散速度越快,抗静电性能越好。
摩擦带电电压则是通过模拟织物在摩擦过程中的带电情况来评价其抗静电性能。
摩擦带电电压越低,抗静电性能越好。
三、提高织物抗静电性能的方法为了提高织物的抗静电性能,研究人员和相关企业采取了多种方法。
1、纤维改性对纤维进行化学改性是一种有效的方法。
例如,在合成纤维的制造过程中,可以引入亲水基团,增加纤维的导电性和吸湿性。
织物的抗静电处理技术与应用在日常生活中,我们常常会遇到织物产生静电的现象,比如脱衣服时的“噼里啪啦”声、头发被吸附在衣物上,甚至在某些特殊工作环境中,静电可能会引发严重的事故。
为了解决这些问题,织物的抗静电处理技术应运而生。
一、静电产生的原因要理解织物的抗静电处理技术,首先需要了解静电是如何产生的。
当两种不同的材料相互摩擦时,电子会从一种材料转移到另一种材料上,导致一种材料带正电,另一种带负电。
织物通常由纤维制成,在与其他物体摩擦或接触分离的过程中,就容易积累电荷,从而产生静电。
另外,环境湿度也对静电的产生有重要影响。
在干燥的环境中,电荷更容易积累且难以消散;而在相对湿度较高的环境中,织物表面的水分能够帮助电荷传导,减少静电的积累。
二、织物抗静电处理技术的分类1、化学抗静电处理化学抗静电处理是通过在织物表面或内部添加抗静电剂来实现的。
抗静电剂通常是一些具有亲水性的化合物,能够吸收空气中的水分,形成导电层,从而使电荷能够迅速消散。
常见的化学抗静电剂包括阳离子型、阴离子型、非离子型和两性型等。
阳离子型抗静电剂主要通过阳离子的吸附作用在织物表面形成导电层,但这类抗静电剂的耐洗性往往较差。
阴离子型抗静电剂则具有较好的耐洗性,但在某些条件下可能会影响织物的色泽。
非离子型抗静电剂的相容性较好,但抗静电效果相对较弱。
两性型抗静电剂结合了阳离子型和阴离子型的优点,具有较好的综合性能。
化学抗静电处理的方法包括浸渍法、涂层法和共混纺丝法等。
浸渍法是将织物浸泡在抗静电剂溶液中,使其吸附抗静电剂;涂层法是将抗静电剂涂覆在织物表面;共混纺丝法则是在纤维制造过程中,将抗静电剂与聚合物共混,然后纺丝制成抗静电纤维。
2、物理抗静电处理物理抗静电处理方法主要包括导电纤维的使用和织物结构的优化。
导电纤维可以是金属纤维(如不锈钢纤维、铜纤维等)、碳纤维或导电聚合物纤维(如聚苯胺纤维、聚噻吩纤维等)。
将导电纤维与普通纤维混纺或交织,可以形成导电通路,使电荷能够迅速传导出去,从而达到抗静电的效果。
导电纤维及其织物的抗静电性能介绍高志峰;武镜;王继昌【摘要】本文介绍了导电纤维的几种类型以及其结构、性能特点.对4种抗静电类型的织物未经洗涤、洗涤10次、洗涤20次经行电荷面密度试验,比较了导电性能.【期刊名称】《中国纤检》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】2页(P80-81)【关键词】导电纤维;结构;性能特点;导电性能【作者】高志峰;武镜;王继昌【作者单位】山东省纤维检验局;山东省纤维检验局;山东省纤维检验局【正文语种】中文高分子材料多为电阻率极高的材料,由其制成的纺织品容易产生静电现象。
随着工业的高速发展及合成纤维在各个领域中的广泛应用,这种静电影响变得日益普遍,因摩擦产生静电而造成的故障和灾害也时有发生,因此,提高纺织品的抗静电性能及抗静电性能的耐久性已引起人们的普遍重视。
抗静电织物的应用就是静电防护的有效手段之一。
抗静电织物从加工工艺来看有后整理型、纤维化学改性型、导电纤维混纺型、导电纤维嵌入型等4种类型。
其中后整理型工艺简单、成本低廉,但不耐洗涤,受空气相对湿度影响较大;纤维化学改性型抗静电纤维本身的黑色在浅色织物中无法掩盖,影响外观;而导电纤维混纺型和导电纤维嵌入型织物以其导电性能好、耐洗涤的优良性能被较为广泛地应用于抗静电织物当中。
一般将电阻率在108 Ω/cm以下的纤维(20℃、65%R.H)统称为导电纤维。
导电纤维是以电子导电为机理的纤维,因此无湿度依赖性,具有远高于抗静电纤维的消除和防止静电作用的性能。
在织物中混入0.5%~5%的导电纤维即可解决织物带静电问题。
含导电纤维的织物是利用电体的静电诱导、电晕放电、泄漏等综合作用而实现抗静电性能的。
其过程为:织物因摩擦带上静电→织物中产生的电荷向导电纤维汇集→导电纤维中诱发了与织物上电荷符号相反的电荷→导电纤维附近诱发产生静电场,周围的空气受此电场的作用而电离→电晕放电产生的正负离子中与织物所带电荷性质相反的离子向织物移动与织物所带电荷中和→消除静电[1]。
毛制簇绒织物的抗静电性能与应用探讨随着科技的不断发展,静电问题愈发引起人们的关注。
特别是在纺织品领域,由于布料与人体或物体的摩擦产生的静电会导致不便甚至危险。
因此,研究如何提高纺织品的抗静电性能已成为当前的研究热点。
而毛制簇绒织物作为一种新型织物材料,其抗静电性能备受关注。
本文将从毛制簇绒织物的特性、抗静电机制和应用前景三个方面展开讨论。
首先,我们需要了解毛制簇绒织物的特性。
毛制簇绒织物是将细纤维、绒毛与基布结合在一起的一种织物。
这种织物具有柔软、丰富的外观效果以及良好的保暖性能。
同时,由于绒毛部分的纤维密度较高,毛制簇绒织物还具有抗静电的天然优势。
相比其他织物,毛制簇绒织物能更好地避免静电的产生和积累。
其次,我们需要了解毛制簇绒织物的抗静电机制。
一方面,毛制簇绒织物的细纤维和绒毛布局紧密,通过其内部织构可以增加纤维的接触面积,减少静电的积聚。
另一方面,毛制簇绒织物的绒毛本身也具有导电性能,可有效引导和释放静电。
此外,毛制簇绒织物的绒毛纤维还具有较好的吸湿性能,能够在湿度较高的情况下快速吸收环境中的水分,减少静电的产生。
进一步探讨毛制簇绒织物的应用前景。
毛制簇绒织物具有独特的抗静电性能,因此在许多领域有着广泛的应用前景。
首先,在服装领域,毛制簇绒织物可制成冬季保暖服装,不仅能提供温暖的穿着体验,还能减少静电对人体的影响。
其次,在医疗领域,毛制簇绒织物可制成医用手套和无尘服等,有效防止静电的产生,提高工作环境的安全性。
此外,毛制簇绒织物还可应用于电子产品的防静电包装,有效保护产品的性能和稳定性。
但同时,我们也要注意到毛制簇绒织物在抗静电性能方面可能存在的局限性。
例如,由于毛制簇绒织物的纤维绒毛比较松散,可能容易受到外界灰尘的污染。
此外,毛制簇绒织物可能对某些化学物质敏感,需要避免使用与其相互作用的清洁剂和化学质料。
为了进一步提高毛制簇绒织物的抗静电性能,我们可以探索一些相关技术和方法。
例如,可以通过对纤维的表面进行特殊处理,如导电材料的涂覆或薄膜的包覆,来增强毛制簇绒织物的导电性能。
织物抗静电的基本方法1.表面处理法(1)采用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理,提高纤维的吸湿性,从而降低纺织品的比电阻,加快电荷逸散。
此类方法的抗静电效果难以长久保存,耐洗涤效果差,且在低湿度条件下不显示抗静电性能。
此外,在纺织材料界面上涂敷的抗静电油剂,使材料之间不能充分、直接摩擦、接触,从而可以减少电荷的转移,即减少静电荷的产生量。
(2)使表面活性剂分子疏水端吸附于纤维表面,亲水性基团指向空间,形成极性界面,吸附空气中的水分子,降低纤维或织物的表面比电阻,加速电荷逸散,这是大多数抗静电剂发挥作用的主要方式。
(3)离子化:离子化的抗静电剂本身具有良好的导电性,这种油剂分子在表层水分子的作用下发生电离,显著提高了纤维表面的导电性,同时可通过中和表层电荷的方式消除带电。
抗静电整理剂根据其化学结构分为阳离子型、阴离子型和非离子型;按使用目的可以分为耐久性和非耐久性。
2.化学改性方法对成纤高聚物进行共混、共聚合、接枝改性引入亲水性基团,或在纤维内部添加抗静电剂,制取抗静电纤维。
这两种方法的共同特点是提高纤维的吸湿性能,加快电荷的散逸。
由抗静电纤维制造纺织品、或混用较高比例到普通合成纤维中,可消除加工和使用中的静电问题,但其仍以高湿环境作为电荷散逸的必要条件。
3.导电纤维的混纺或钳织导电纤维包括金属纤维、碳纤维、有机导电聚合物纤维等导电均一型导电纤维;在合成纤维外层涂覆炭黑等导电成分的导电物质——包覆型导电纤维;炭黑或金属化合物高聚物通过复合纺丝得到的导电物质——复合导电纤维。
导电纤维的应用使纺织品抗静电效果显著、耐久而不受环境湿度的影响,并可应用于防静电工作服等特种功能性纺织品。
目前导电纤维的研究开发及应用正成为研究的热点。
4.静电序列的利用利用材料在静电序列位置的不同,进行不同纤维的混纺或交织,可达到降低静电的目的。
此种方法,可以有一定作用,单局限性比较强,应用受到限制。
抗静电织物的开发与应用内容摘要:纺织品在生产加工和使用过程中,因相互摩擦或与其他材料摩擦时会产生静电。
静电不仅导致纺织加工困难,如:加工时纤维缠绕机件、纱线发毛不能集束、织造时经纱开口不清,而且在纺织品的使用过程中容易吸尘沾污,服装纠缠人体产生粘附不适感;并对人体有害,如使血液pH值升高,血液中钙含量下降,尿夜中钙含量增加,血糖升高,维生素C含量下降。
静电严重者还可能引起火灾、爆炸等灾害。
因此,抗静电织物的开发是十分重要的课题。
本文阐述了多种抗静电纤维及抗静电织物的加工方法和性能特点,重点介绍了导电纤维和抗静电整理织物产品的开发及应用。
关键词语:抗静电织物导电纤维应用抗静电整理正文内容:第一章、静电产生的原理与危害1.1、纺织品静电现象及产生原理产生静电的机理有多种解释,纺织材料静电主要是由于表面间的相互摩擦产生的。
纺织材料是电的不良导体,具有很高的比电阻。
纤维及其制品在生产加工和使用过程中,由于受摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的作用而易于产生静电。
特别是随着合成纤维在纺织上生产和应用的来越多,这些高分子聚合物所固有的高绝缘性和憎水性,使之极易产生、积累静电。
1.2、静电的危害与常规的电能量相比,静电的能量虽然小,但是却具有高电位、强电场的特点,所以导致纺织品在使用的过程中影响服用性能甚至产生危害。
1.2.1、静电的力学效应所造成的危害:由于静电吸附力或排斥力(取决于两个物体带电荷的性质)的作用,会造成生产困难,如在化纤纺丝过程中,易造成丝的飘动、黏结、纠缠;在纺纱过程中,造成纤维堵缠设备机件、成型不良、飞花增多;在织造过程中,静电引起毛羽的相互纠缠,造成织疵等;在服用过程中,纯棉织物与纯涤纶织物的摩擦、涤纶织物与腈纶毛衣的摩擦及衣服与人体皮肤的摩擦等所带电压可达数千甚至数万伏,特别是在相对湿度较低的秋冬季节干燥环境中,加上空调环境的作用,会产生静电感应甚至产生静电火花。
因此在服装与服装、服装与人体之间容易产生排斥、纠缠、吸尘、贴肤、刺痛等静电障碍,影响服装的服用性、舒适性与外观美。
1.2.2、静电的放电效应所造成的危害:静电放电会使回路瞬间通过数安培的大电流而使空气电离、击穿、发光,从而引起易燃、易爆气体和粉尘等的燃烧、爆炸、引起重大的事故。
如工作服带有静电容易引起生产障碍,甚至产生爆炸、灾害。
如石油、化工、纺织、煤气、橡胶、军工、医疗、食品加工等行业的气体、纤维絮、粉尘的引火与爆炸。
1.2.3、高压静电场造成的危害:静电荷在物体上的积累会使物体具有高电压,甚至可达到几万伏,远高于半导体器件的击穿电压,损坏集成电路,在高技术领域造成极大的损失,如电力、电子、通讯、胶片、情报等行业的电子仪表误动、集成电路玷污、电子元件击穿、电击、静电感应、绝缘破坏、产品质量低劣、生产效率降低甚至人身安全受到威胁。
第二章、纺织静电的产生与防止2.1、静电的产生物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。
在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。
但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子儿而侵入其他的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。
(如图所示)造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电,而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。
若在分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带上静电。
所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。
通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电,在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。
所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电,当静电积累到一定程度时就会发生放电。
纤维与纤维或纤维与其他固体摩擦,都会产生静电。
但不同的纤维织物表现出不同的带电现象,这主要是由于各种纤维的表面电阻不同,产生静电荷以后的静电排放不同造成的。
纺织材料通常是电的绝缘材料,比电阻很高,吸湿性较差的涤纶、腈纶等合成纤维在一般大气条件下,质量比电阻高达10 13Ω˙g/cm2在加工织物和服装穿着过程中,尤其在比较干燥的环境中,由于各种条件摩擦产生静电,使纤维带电。
表1:几种纤维的表面电阻与半衰期2.2 纺织品抗静电的机理绝缘体表面的静电可以通过三条途径消失:①、通过空气( 雾气) 消失;②、沿着表面消失;③、通过绝缘体体内消失。
通过空气消除静电,主要依靠空气中相反符号的带电粒子飞来与绝缘体表面的静电中和或让带电粒子获得动能而飞散。
利用尖端放电原理,制成高压电晕式静电消除器,已在化纤生产中有应用。
静电沿绝缘体表面消失的速度取决于绝缘体表面电阻率的大小。
提高空气的湿度,可以在亲水性绝缘体表面形成连续的水膜,加上空气中的C O 。
和其他杂质的溶解,而大大提高表面导电性。
进一步的方法是使用抗静电剂,主要是离子或非离子型的表面活性剂。
静电通过绝缘体体内的泄漏速度,主要取决于绝缘体的电阻率的大小,一般说来,当聚合物电阻率小于 l O Q ·m时,产生静电荷会很快泄漏掉。
为了提高聚合物的体积导电率,最方便的方法是添加碳黑、金属粉末或导电纤维。
纤维高分子材料理论上是比绝缘体,但实际纤维的导电性比理论估计值要高,原因在于纤维不是纯高分子物质,其中含有水分、杂质等低分子物质,即纤维导电主要取决于纤维中的附属物,其次与纤维分子本身的导电性以及外界条件的作用有关。
在表面易电离物质导电性较高以及水汽分压较大的情况下,纤维的导电性会大大提高。
2.3防止静电的方法静电带给人们很多的不便和危害,因而防止静电的产生是人们努力研究和解决的课题。
防止静电的方法很多,但其作用原理主要是以下两点:①、防止产生静电;②、导去产生的静电。
表2:防止静电的方法:总的来说,纺织品的抗静电加工方法通常有:①、加湿。
增加车间的相对湿度,降低纤维材料静电的产生,加快静电的逸散速度,这是一种最常用且廉价的方法,但是并不是所有的纤维都有用,对于一些吸湿性差的纤维,可能作用不大,搞不好还会产生反作用,使纺织品加工不能顺利的进行。
②、加表面活性剂。
所用的表面活性剂本身就有提高润滑、减少摩擦、增加吸湿的力,甚至具有抗静电的能力,所以,此类表面活性剂也被称为抗静电剂。
加表面活性剂的方法特别适合化纤和羊毛的静电消除,也是目前最常用的方法之一。
但是它也与加湿一样,只为保证加工的顺利进行,对产品的使用作用不大。
③、改善机件/的摩擦和导电。
通过改进机件的材料和结构,减少摩擦和静电的产生,并加速静电的导走。
④、不同原料合理搭配。
通过选配合适的材料及混纺或交织,使产品在使用过程中彼此中和产生的静电。
如锦纶与皮革摩擦会产生+3800V的静电压,而涤纶与皮革摩擦后会产生-1400V的静电压,两者混合后(锦/涤 40/60)静电压很低,难以察觉。
因此配合产生的化纤地毯达到了比较好的抗静电效果。
⑤、采用抗静电纤维。
这种方法不但治标而且治本,不仅能使生产顺利进行,穿着使用也十分另人满意。
但是永久抗静电纤维的加工比较困难,现在较常见的方法是混入或织入金属纤维。
随着金属纤维使用量的增加,虽然抗静电性能有所改善,甚至电磁屏蔽效果也有很大的提高,但织物的造价上升,手感下降,保暖能力减弱。
因此,最好的方法是设计制造出满意的抗静电纤维,人们正在不断的为此而努力。
第三章、抗静电纺织品的设计与开发抗静电纺织品从纤维的生产方式上大体可以分为表面整理活性剂整理型、纤维化学改性型、应用导电纤维三种。
3.1、表面整理活性剂整理型抗静电纺织品表面整理活性剂整理型抗静电纺织品从其耐久性上又有非耐久性抗静电整理和耐久性抗静电整理之分。
前者操作简单,经济有效,但不耐水洗;后者较耐水洗。
但是两者存在的最大问题为此类纺织品的抗静电效果与周围环境湿度有密切的关系,当环境湿度不同时,其抗静电效果差异很大,甚至没有什么抗静电的效果。
此外,抗静电剂还需要满足以下要求:①、不影响织物的原有风格,不存在再玷污等问题;②、对其他树脂具有良好的相容性,不影响树脂的整理的效果。
③、用量少,效果好,与其他助剂拼用时不相互影响;④、不降低染色织物的各项牢度;⑤、无泡沫或低泡性;⑥、不腐蚀加工机械;⑦、无臭味,对人体皮肤无刺激、无伤害。
3.1.1、非耐久性抗静电整理剂整理的纺织品传统的或早期的抗静电织物,仅仅是对纤维或织物的表面进行抗静电整理。
所用的表面抗静电剂,主要是表面活性剂,它在纤维表面形成一层薄膜,一方面可以降低纤维的摩擦系数,使静电产生减少;另一方面可以增加纤维表面的吸湿性,降低纤维的表面电阻,使已经产生的静电易于逸散,缩短电荷的半衰期,从而达到抗静电的目的。
然而这种方法的抗静电作用,只有当空气中的相对湿度足够大时,纤维表面附着的表面活性剂才能发挥充分的作用;并且,这种方法的抗静电作用难以维持,随着时间的延续和洗涤的次数增加,附着在纤维表面的抗静电剂逐渐消失,随之失去了抗静电性能。
这种抗静电织物不适用与对抗静电性能要求高的石油、煤炭、电子、通讯、医疗等行业。
非耐久性抗静电剂的整理效果虽然耐久性较差,但是整理剂挥发性低,毒性小,而且织物不易泛黄,腐蚀性小,纤维纺丝和纺织用油剂多用非耐久抗静电剂。
地毯等装饰物应用的抗静电剂主要为非耐久性阳离子型抗静电剂。
下表列出了涤纶、腈纶织物经非耐久性抗静电剂处理前后在不同湿度下的表面电阻值。
表3:不同相对湿度下的表面电阻值由此表可以看出来,涤纶、腈纶织物经抗静电剂处理后,表面电阻值都有下降,因而有抗静电效果,但在不同相对湿度下其表面电阻只值不同,当相对湿度较大时,抗静电效果较好;当相对湿度较小时,抗静电效果并不明显。
随着洗涤次数的增加,这种抗静电纺织品纤维表面的抗静电剂逐渐消失,抗静电性能即消失。
3.1.2、耐久性抗静电整理剂整理的纺织品耐久性抗静电整理剂是含有离子性和吸湿性基团的高分子化合物或聚合物通过交联作用在纤维表面形成不溶性聚合物的导电层。
整理剂的吸湿性越高,导电能力越强,耐洗性降低,所以应该使整理剂保持适当的吸湿性,降低其在水中的溶涨和溶解能力。
耐久性抗静电整理剂也分为阳离子型、阴离子型和非离子型化合物,在生产中应用较广泛的是阳离子型和非离子型整理剂。
聚环氧乙烷与聚对苯二甲酸乙二酯的嵌段共聚物是聚酯纤维织物应用较多的抗静电和易去污整理剂。
聚合物分子结构中含有聚氧乙烯醚键,可在聚酯纤维表面形成连续性的亲水薄膜,富有吸湿性,减少静电现象。