抗静电导电纤维的制备三

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。

摘要本论文采用含Zn2+金属聚醚酯的有机化合物PEEM,分别与BHET及CuI+BHET进行聚合制成两种抗静电母粒，并分别将这两种抗静电母粒进行纺丝，或与PET共混纺丝，制成了抗静电涤纶纤维，可获得稳定优良抗静电效果的纤维。

当抗静电母粒中CuI的含量为3.8%，其体积比电阻可稳定在108Ω·ｃｍ。

在此基础上，再共混少量的CNT，则可制备出高抗静电涤纶纤维，其体积比电阻接近导电纤维的数值。

通过显微镜观察，可以看到纤维为微纤—基体结构，纤维中的抗静电剂（主要为PEEM和BHET的共聚物）呈细长的带状分布。

抗静电机理以纤维内部极化放电机理为主，也有一定的导电通路，低湿度条件下仍具有很好的抗静电性。

该抗静电涤纶可纺性好，具有一定的可加工性，因此具备工业化开发前景。

关键词：PEEM, CNT, 微纤, 极化放电, 导电通路,抗静电纤维, 共混纺丝。

AbstractIn this paper，Two kinds of antistatic polymer master batches were obtained by BHET co-polymerized with PEEM and CuI+PEEM was added. Then the master batches were respectively spinned directly, or blend with PET. The fiber with stably excellent antistatic property was obtained. When the content of CuI was 3.8%(wt%), The specific resistivity of the fibers was 108Ω·ｃｍ. When the master batches were co-blended trace CNT , The specific resistivity of the fibers was almost the number of the conductive fiber. With the microscope, we could observed that the fiber has fibril matrix structure. The antistatic agent(mainly co-polymer of PEEM and BHET) is dispersed with a slender, continued strip-like in the fiber. The antistatic mechanism of this fiber bases on polarization and discharge in fiber, and have some conductive tunnels. This antistatic PET fiber has good spinning property, excellent process property, therefore it has a promising industrial prospect.Key word: PEEM, CNT, fibrillar, polarization and discharge,conductive tunnel, antistatic, blend spinning.目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)0 前言 (5)1 文献综述 (6)1.1 静电在纺织加工和使用中的危害 (6)1.2 抗静电纤维的历史回顾 (6)1.3 纤维抗静电(导电)的机理 (8)1.3.1 纤维中静电的产生[13-15] (8)1.3.2 纤维静电的解析方法 (10)1.3.3 抗静电和导电剂作用机理 (11)1.4 国内外抗静电和导电纤维开发水平[26] (13)1.4.1 国外水平 (14)1.4.2 国内导电纤维发展状况 (17)1.5 抗静电或导电纤维的制备 (17)1.5.1 抗静电纤维的制备方法目前已形成三代。

第1篇一、实验目的本次实验旨在探究静电在纺织品中的产生机理，了解静电对纺织品的影响，并通过实验验证抗静电技术的有效性。

通过实验，我们希望掌握以下内容：1. 纺织品静电的产生原因及机理；2. 静电对纺织品的影响；3. 抗静电技术的应用及其效果。

二、实验材料与设备1. 实验材料：- 纺织品样品：棉、涤纶、腈纶等不同材质的纺织品；- 抗静电剂；- 摩擦装置；- 静电测试仪；- 温湿度计；- 电子秤。

2. 实验设备：- 摩擦试验机；- 洗涤机；- 烘干机；- 抗静电处理设备。

三、实验方法与步骤1. 静电产生实验：- 将不同材质的纺织品样品分别放置在摩擦试验机上；- 通过摩擦试验机模拟实际使用过程中产生的摩擦，记录静电电压值；- 对比不同材质的纺织品样品在摩擦过程中的静电电压。

2. 静电影响实验：- 将不同材质的纺织品样品分别进行洗涤、烘干处理；- 测试洗涤、烘干前后样品的静电电压；- 观察洗涤、烘干对样品静电电压的影响。

3. 抗静电处理实验：- 将抗静电剂均匀喷洒在纺织品样品上；- 通过抗静电处理设备对样品进行烘干；- 测试处理前后样品的静电电压；- 对比处理前后样品的静电电压变化。

4. 静电测试与对比：- 使用静电测试仪分别测试不同材质、不同处理方式的纺织品样品的静电电压； - 对比不同样品的静电电压，分析静电对纺织品的影响。

四、实验结果与分析1. 静电产生实验结果：- 棉质纺织品在摩擦过程中产生的静电电压较低；- 涤纶、腈纶等合成纤维在摩擦过程中产生的静电电压较高。

2. 静电影响实验结果：- 洗涤、烘干处理可以降低纺织品样品的静电电压；- 洗涤、烘干对棉质样品的静电电压降低效果较好，对合成纤维样品的静电电压降低效果较差。

3. 抗静电处理实验结果：- 抗静电处理可以有效降低纺织品样品的静电电压；- 处理后的样品静电电压明显低于未处理样品。

4. 静电测试与对比结果：- 棉质样品在抗静电处理后静电电压降低明显；- 涤纶、腈纶等合成纤维样品在抗静电处理后静电电压降低效果较好。

防静电面料成分防静电面料是一种特殊的织物，其主要功能是防止静电的产生和积累。

防静电面料成分包括纤维、导电材料、染料和助剂等多个方面。

一、纤维成分1.1 涤纶涤纶是一种合成纤维，具有优异的耐热性、耐磨性和强度。

同时，涤纶也具有良好的抗静电性能。

1.2 尼龙尼龙是另一种合成纤维，其特点是强度高、耐磨性好。

尼龙也可以用于制作防静电面料。

1.3 棉棉是天然的植物纤维，具有良好的透气性和吸湿性。

但棉不具备抗静电的特性，需要与其他材料混合使用。

二、导电材料成分2.1 金属丝金属丝是最常用的导电材料之一，可以在面料中添加金属丝以增强导电效果。

常见的金属丝有铜丝、银丝等。

2.2 碳纤维碳纤维是一种轻质高强度材料，具有良好的导电性能。

在防静电面料中添加碳纤维可以提高整体导电效果。

2.3 导电纤维导电纤维是一种特殊的纤维，其本身就具有导电功能。

在防静电面料中添加导电纤维可以有效地防止静电的产生。

三、染料成分3.1 防静电染料防静电染料是一种特殊的染料，可以在面料中添加以增强抗静电效果。

常见的防静电染料有金属离子染料、聚合物离子染料等。

3.2 环保染料环保染料是指对环境无害的染色剂。

在制作防静电面料时，选择环保染料可以减少对环境的污染。

四、助剂成分4.1 抗菌剂抗菌剂是一种能够杀死或抑制微生物生长的化学物质，在防静电面料中加入抗菌剂可以增强其抗菌性能。

4.2 柔软剂柔软剂是一种能够使织物变得更加柔软舒适的化学物质。

在制作防静电面料时，加入柔软剂可以提高面料的舒适度。

4.3 稳定剂稳定剂是一种能够增强织物稳定性的化学物质。

在制作防静电面料时，加入稳定剂可以提高其耐久性和使用寿命。

总结：防静电面料成分包括纤维、导电材料、染料和助剂等多个方面。

其中涤纶、尼龙、金属丝、碳纤维等都是常见的成分。

同时，防静电染料、抗菌剂、柔软剂和稳定剂等助剂也是制作防静电面料中不可缺少的一部分。

通过合理地选择和搭配不同的成分和助剂，可以生产出具有良好抗静电性能和舒适度的防静电面料。

导电纤维导电纤维是防静电超净面料中的关键原料，它的性能好坏，一方面决定了面料的防静电性能，另一方面也与面料的发尘量有关。

导电纤维的发展迄今为止经历了三个阶段：第一阶段是金属纤维阶段。

金属纤维导电性能好，耐热、耐化学腐蚀。

但对于纺织品而言，金属纤维抱合力小，纺纱性能差，成品着色性差，手感差，此只适用于织成T/C面料，在油田、化工厂等易燃、易爆行业做工作服用。

第二阶段是表面渗碳型有机导电纤维，其代表产品为 BASF公司Resistat。

通过表面渗碳的方式将导电的碳粉加入到已成型的尼龙表面，其特点是表面电阻比较低，但导电的碳粉易受摩擦和洗涤等影响而从尼龙表面脱落，从而使面料的导电性能逐渐降低。

同时，脱落下来的导电的碳粉既是洁净室中的灰尘，也是会对电子产品造成危害的物质。

第三阶段是复合纺丝型有机导电纤维（第二代有机导电纤维），其代表产品为日本钟纺公司的Belltron，特别是钟纺公司最新开发的9R、BR系列。

复合纺丝型有机导电纤维是将导电的碳粉与熔融状的基体材料充分混合后，经特殊的喷丝孔与基体材料复合成纤，形成了双组份的导电纤维。

其产品特性表现为不会因为摩擦、洗涤而致使碳粒子脱落，具有良好的耐洗、抗弯曲、耐磨损等性能。

目前国内生产防静电超净面料大部分选用的是BASF公司的Resistat，但在Class 10000以上的洁净环境中，渗碳型纤维是不适用的，只能选用复合纺丝型导电纤维。

如同样是复合纺丝型导电纤维，比较其组织结构，碳与基体材料熔融混合后完整地包覆在纤维外层的导电纤维，因为具有最大的导电表面积，其导电性能最佳，也应成为防静电超净面料的首选。

另外，导电纤维的孔数（D数）以及导电纤维的并丝加工状况也对导电纤维的性能有很大影响。

同种结构的导电纤维，孔数越多，导电表面积越大，导电性能也就越强。

同一种导电纤维，在不同的设备上进行复合（并丝）其效果是不一样的。

在高倍放大镜下我们可以看到有些防静电超净面料中导电丝浮在布面上，这是因为导电丝复合时张力控制不均匀造成的。

第27卷第1期高分子材料科学与工程Vol.27,No.1 2011年1月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJan.2011抗静电PET/ATO 纤维的制备及材料的性能陈晓蕾(中国水产科学研究院东海水产研究所,农业部海洋与河口渔业资源及生态重点开放实验室,上海200090)摘要:采用原位聚合的方法制备了抗静电涤纶(PET )/锑掺杂二氧化锡(AT O)纳米复合材料。

结果显示,AT O 在PET 中分散良好,团聚体尺寸小于200nm;加入AT O 没有影响PET 的流动曲线类型,随着AT O 含量的增加,在相同的剪切频率下,熔体黏度均呈先增加后减小的趋势;加入AT O 提高了材料的热性能,利于熔融纺丝。

采用熔融纺丝法制备了抗静电纳米复合纤维。

A T O 含量为1.0%(质量分数,下同)时纤维的比电阻由2 7 1013 cm 下降到4 9 108 cm 。

抗静电纤维的渗滤阈值为1.05%,低于传统抗静电填料。

关键词:涤纶;抗静电;流变性能;热性能中图分类号:T Q 342.+7 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2011)01 0135 03收稿日期:2009 11 20基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(中国水产科学研究院东海水产研究所)资助项目(2007M 10)和(2007M 20);国家高新技术研究发展(863计划)专项(2006AA100301);浙江省海洋开发管理项目(浙财农字 2007 406号);浙江省重大科技专项农业项目(2008C12066)通讯联系人:陈晓蕾,主要从事聚合物改性研究,E mail:cxl _ygz@涤纶(PET)纤维具有高强高模、耐摩擦等优异性能,在服装和其它领域有着广泛的应用。

聚酯纤维疏水性强,易产生静电,严重影响其加工性能和使用性能。

故抗静电是涤纶改性的一个重要内容。

用无机纳米导电粒子改性PET 的抗静电性已得到广泛研究,其中以炭黑和碳纳米管改性为主[1,2],但炭黑和碳纳米管的使用会使涤纶纤维呈黑色,其应用受到限制。

导电纤维;英文：electroconductive fiber性质：指电阻率小于105Ω·cm 的纤维，有三类。

(1)有机导电纤维，电阻率为102～104Ω·cm ，主要采用复合纺丝法将高浓度的导电微粒局部混入纤维中制取，黑系导电微粒用炭黑，白系用金属氧化物如含少量氧化锡的氧化锑表面上涂覆二氧化钛，纤维相对较轻，有可挠性，可洗和便于加工；也可通过后加工化学固着铜化物或电镀金属。

(2)金属纤维。

(3)碳纤维，碳化温度愈高，模量与导电性愈高，若在其上进一步沉积石墨并用硝酸处理，可制得导电率达到金属水平的纤维。

「导电纤维制造技术」为了消除纤维及其织物的静电，防止危害发生，人类自20世纪60 年代起就开始了开发导电纤维的工作。

导电纤维一般是指电阻率<108 Ω·cm 的纤维（20 ℃、65%RH 条件下）。

最早的导电纤维是美国Brunswich 公司商品名为Brunsmet 的不锈钢纤维，在世界上首次用于纺织加工。

这种利用不锈钢、铜、铝等金属的导电性 而制成的金属纤维，导电性能优良，且耐热、耐化学腐蚀，但极细单丝的造价很高，与普通纤维间抱合差，混纺加工困难，扭曲 与手感不良，产品使用性能不好。

其后出现的是以腈纶、黏胶为原丝的碳纤维，具有良好的导电性、耐热性，优良的耐化学腐蚀性和高初始模量，但其机械力学性能（如径向强度）不理想，除了用作工程复合材料外，限制了它的导电应用。

因此，60年代以来，人们不断探索开发新的有机导电纤维。

实践表明，利用碳黑或金属化合物（铜、银、镍、镉的硫化物或碘化物），通过涂敷或与成纤聚合物共混、复合纺丝是制成导电性能优良纤维的最合理途径。

它是将含有金属、碳黑或金属化合物（如硫化铜、硫化亚铜、碘化亚铜等）的导电成分，涂覆于纤维表面制成导电纤维，还可将聚苯胺等导电高聚物吸附于纤维表面获得导电纤维。

将导电粒子（主要为碳黑或金属化合物）与基质聚合物（如聚乙烯）混炼作为导电组分，导电组分与非导电的主体聚合物通过复合纺丝板纺丝成形（熔纺或湿纺），制得具有皮芯型、三层同心、三层并列、海岛或多芯型、以及镶嵌型等结构的复合导电纤维聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高聚物因难以熔融，故一般都采用直接湿法纺丝生产导电纤维。

抗静电纤维：抗静电纤维是指在标准状态下(20℃、65%相对湿度)体积电阻率小于1010Ω·cm的纤维或静电荷逸散半衰期小于60s的纤维。

抗静电纤维不易积聚静电荷。

纺织品特别是普通合成纤维制品在生产加工和使用中易因摩擦和感应产生静电，所产生的电荷不易逸散，影响穿着的舒适性和工作的安全性。

因此有必要对纤维进行抗静电及导电处理，制得抗静电纤维及导电纤维。

抗静电纤维是能降低或消除在使用过程中产生静电的合成纤维，体积比电阻通常为107～108Ω·cm。

导电纤维是通过电子传导和电晕放电而消除静电的功能性纤维，通常是指在标准状态下(20℃、相对湿度65%)体积比电阻在107Ω·cm以下的纤维。

抗静电纤维和导电纤维的作用都是为了改善合成纤维及制品的静电性能，但这两类纤维抗静电机理存在区别。

抗静电纤维的抗静电机理是通过吸湿使产生的大部分静电泄漏，利用了漏电效应。

它需要吸收环境中的水分来增加静电泄漏量，因而对环境湿度的依赖性高。

导电纤维的抗静电机理主要是当导电纤维接近带电体时，利用电场引起自身电晕放电，使静电中和，属于放电效应。

按抗静电效果的持续性分类有暂时性和耐久性两种。

按导电成分分类有抗静电剂型、金属系、炭黑系、高分子型和纳米级金属氧化物型抗静电纤维五种。

1．抗静电剂型抗静电纤维抗静电剂型抗静电纤维加工工艺简单，抗静电剂对纤维的原有性能影响不大，可以在纤维表面形成导电层，降低其表面电阻率，使产生的静电迅速泄漏。

同时，还可赋予纤维表面一定的润滑性以降低摩擦系数，抑制和减少静电荷的产生。

常用的抗静电剂主要是一些表面活性剂，其分子结构中含有亲油基和亲水基两种基团。

亲油基与聚合物结合，亲水基面向空气，排列在材料表面，形成“水膜”。

因此，抗静电剂的使用效果取决于用量和诸多外界因素，如温度、相对湿度等。

2．金属系抗静电纤维金属系抗静电纤维是利用金属的导电性能制得的。

主要方法是直接拉丝法，将金属线反复过模具，拉伸，制成直径为4～16μm的纤维。