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
1 研究纺织品抗静电技术的重要性
结果 。因此目前抗静电纺织品的需求量越来 越大 。
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
3 纺织品抗静电的途径
抗静电织物可分为民用和产业用静电防 护服两大类 。静电防护服按照最终用途可分 为无尘无菌工作服 、防火防爆工作服 、手术 服 、安全作业服 (如电力工人工作时穿的静电 防护服 、导电服等) 等 。 3. 1 对纤维进行抗静电处理 3. 1. 1 用表面活性剂对纤维进行亲水化处
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 。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 。
类 别 比电阻 纤维用量 ( %)
产品
应用领域
主要效果
抗高 静 电 纤 维
45～100
一般抗静电服装 : 制 医院 、旅馆 、民用等 服 、内衣 、裙子
防尘 、防缠以及改善 脱衣时的不适感
高
0. 3～5 抗静电滤袋
处理粉体的食品 、药 防尘 、防堵 、防爆炸 品 、化学等工业
抗静电手套
合 成 纤 维 、合 成 皮 防电击 革 、纸 、塑 料 等 的 制
在纺纱中混入少量的导电短纤维 ,可以 生产抗静电纱线 ,同时可以减少甚至消除纺 纱过程中存在的静电问题 。纺纱时使用普通 纺织纤维作为主体纤维 ,其中混入少量的导 电纤维 。导电纤维混入量的多少根据产品的 最终用途及成本决定 。大量实验表明 ,纱线 中混入少量 (百分之几) 的有机导电纤维后 , 纱线的电阻率会有明显降低 (导电性有大幅 度提高) 。 3. 2. 1 导电纤维
《天津纺织科技》 2007 年 第 2 期
研究探讨
纺织品的抗静电技术
倪玉婷
(天津工业大学纺织学院 ,天津 300160)
[ 摘 要 ] 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 。
[ 关键词 ] 静电 ;抗静电剂 ;导电纤维 ;抗静电织物
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研究探讨
用表面活性剂直接对织物表面进抗静电 处理的方法始于上世纪 50 年代 ,这种方法适 合于各种纤维材料 。所用抗静电剂大多数是 结构与被整理的纤维相似的高分子物 ,经过 浸 、轧 、焙烘而粘附在合成纤维或其织物上 。 这些高分子物是亲水的 ,因此涂覆在表面上 可通过吸湿而增加纤维的导电 ,使纤维不至 于积聚较多的静电荷而造成危害 。这种方法 除使织物具有抗静电效果外 ,处理后的织物 还具有吸湿 、防污 、不吸尘等功能 。由于抗静 电方法较为简单 ,因此成品价格也较为便宜 。 工艺流程为 :坯布 →浸轧抗静电树脂 (二浸二 轧) →烘 干 ( 100 ～ 110 ℃) →焙 烘 ( 150 ～ 160 ℃,2min) →拉幅 →成品
理 作用原理为表面活性剂分子疏水端吸附 于纤维表面 ,亲水性极性基团指向空间 ,形成 极性表面 ,吸附空气中的水分子 ,降低纤维的 表面电阻率 ,加速电荷逸散 。所用表面活性 剂包括阳离型 、阴离子型和非离子型 ,其中阳 离子表面活性剂的抗静电效果最好 ,高分子 量非离子型表面活性剂的抗静电效果耐久性 最好 。此法的优点为简便易行 ,特别适合于 消除纺织加工过程中的静电干扰 ;缺点为抗 静电效果的耐久性差 ,表面活性剂易挥发 ,更 不耐洗涤 ,而且在低湿度环境中不显示抗静 电性能 。 3. 1. 2 对成纤高聚物进行共混 、共聚合或接
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 。
物 。可以沿经向或纬向嵌入 ,也可以同时沿 经向和纬向嵌入形成网格状 。经大量的实验 证明 ,不管以哪种方式嵌入导电丝 ,织物的抗 静电效果均有明显的改善 ,但是以网格形式 嵌入导电丝或抗静电纱时效果最佳 。而且织 物的抗静电性能都随嵌入导电丝间距的增加 而减弱 。导电丝嵌入间距 (或织物中导电纤 维的含量) 应根据抗静电产品的最终用途及 对导电性能要求来决定 。具体可参考下表 :
枝改性 与前面方法的相同之处是在成纤高聚物 中添加亲水性单体或聚合物 ,提高吸湿性 ,从 而获得抗静电性能 。除普通成纤高聚物与亲 水性聚合物共混的典型共混纺丝方式外 ,还 有聚合过程中加入亲水性聚合物 ,形成微多 相分散体系的共混方式 。例如将聚乙二醇加
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入到己内酰胺反应混合物中 ,聚乙二醇以原 纤状分散于 PA6 之中 。同时聚乙二醇也有 少量端羟基与己内酰胺开环后生成的氨基己 酸中的羟基反应 ,提高了抗静电性能的耐久 性。
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纱多采用有机导电纤维 。
道) →梳棉 (二道) →头并 →二并 →三并 →粗
另外 ,用共聚合的方式将亲水性极性单 体聚合到疏水性合成纤维主链上 ,例如在 PE T 大分子中嵌入聚乙二醇 ,也可提高纤维 的吸湿性和抗静电性能 。
采用化学引发 、热引发 、高能射线和紫外 线辐照引发的接枝于纤维表面 ,可有效地改 善合成纤维的吸湿性 ,且亲水性单体的用量 远少于其他方法 ,耐久性好 。此类抗静电纤 维仍以提 高 纤 维 的 亲 水 性 来 加 速 电 荷 的 泄 漏 ,故在相对湿度低于 40 %的干燥环境中 , 纤维的抗静电性能将受损失 。 3. 2 生产抗静电纱线
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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 。
抗静电整理的方法较多 ,目前主要有三 种。
(1) 助剂吸咐固着法 (2) 表面接枝聚合法 (3) 低温等离子体表面处理法 由于后两种方法需要较多的特种引发剂 或高能射线或用等离子体处理等 ,工艺繁复 , 操作复杂 ,因此一般采用第一种方法 。它可 在后整理中进行抗静电加工 ,也可在染色过 程中进行同浴处理 ,均能获得理想的效果 。
4 纺织品抗静电技术的发展现状和前 景展望
4. 1 国内纺织品抗静电主要使用后整
理的方法 。静电防护织物中 ,导电性纤维以 一定的间隔在织物中沿纵向或横向或纵横向 同时分布形成纵条 、横条或格子 ,根据抗静电 性能 的 要 求 , 间 隔 范 围 常 选 择 在 3mm ～ 15mm ,因其具有良好的耐洗性 、耐摩擦性 、 耐热性 、耐光照性及永久的抗静电性 ,且不受 环境温湿度变化的影响 ,正得到愈来愈广泛 的开发和应用 。从纺织品开发的角度来看 , 宜采用导电性纤维再经过抗静电后处理 ,可 达到优良的抗静电性能 。
有机导电纤维是以普通成纤高聚物为基 纱 →细纱 →络筒 。
体 ,以被覆或复合方式添加导电物质的导电 纤维 。目前使用的有机导电纤维主要是尼龙
3. 3 织造时嵌入导电长丝或抗静电纱线 开发抗静电纺织品除了在原料上进行改
基 、涤纶基和腈纶基 ,导电物质有碳和金属化 合物两种 。其中碳导电物制成的纤维为深色
导
造和加工
电 纤
无菌衣 、无尘衣
食品 、药品 、电子 、精 防 尘 、防 设 备 损 坏 、
维
密 设 备 制 造 业 、医 防测量失灵等
院 、计算机房
中
0. 3～5 防燃防爆作业服
油轮 、化工 、加油站 、 防火 、防爆
煤矿 、石油精炼等
100
导电服
电力 、电气公司
防静电感应影响
由于导电纤维价格较高 ,制成织物成本 较高 ,在设计时应考虑到使用最少的导电纤 维获得最佳的抗静电性能 。可以通过对各影 响因素 (导电丝间距 、织物密度等) 进行最优 化分析 ,得到满足产品使用要求的最佳嵌入 间距 (导电纤维含量) 。另外 ,由于使用的导