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文档简介
1、1? 一、静电的产生、危害及消除? 二、抗静电、导电纤维的制备? 三、抗静电织物的生产 ? 四、抗静电纺织品性能测试 主要内容第1页/共44页2第2页/共44页3一、 静电的产生、危害及消除第3页/共44页4 1.1 静电的产生 纤维及其制品在生产加工和使用过程中,受到摩擦、牵伸、压缩、剥离、电场感应和热风干燥等作用时,电负性大的材料会 吸引电负性小的材料上的价层电子向本身移动或转移,从而导 致有的材料带正电荷,有的材料带负电荷,即产生静电。部分纤维材料与金属材料摩擦时所产生的带电序列如图所示:羊毛 锦纶 粘胶 棉 丝 麻 醋纤 维纶 涤纶 腈纶 氯纶 丙纶 乙纶 氨纶 + -第4页/共44页
2、5第5页/共44页6偶电层理论: 当两种材料摩擦接触面间距小于2.510-7cm时,界面两侧的分子就会产生较强烈的相互吸引。电负性大的一侧吸引界面电子向内部移动,界面呈阳荷性,电负性小的一侧电子则向界面移动使界面呈阴荷性,从而形成偶电层, 偶电层间存在电位差:U = Q/C其中,U -电位差(V),Q-电量(C),C-电容(F)。两种材料的电负性差值越大,电量越大,摩擦接触面间距越小,电容越大,则电位差越大。尽管摩擦产生的绝对电量很小,但仍可以带上万伏的静电压。这也就是纤维材料摩擦起电以至放电、起火花的原因。 第6页/共44页7部分官能团的带电能力如下所示: -NH2-OH-COOH-OCH3
3、-OC2H5-COOCH3-Cl 第7页/共44页8L影响染整加工过程L影响纺纱织造产品的质量L影响服装的穿着性能L影响人体健康L严重时可引发意外事故1.2 静电的危害静电的危害第8页/共44页9静电除尘静电除尘静电植绒静电植绒静电纺丝静电纺丝静电除尘静电除尘第9页/共44页101.3 静电的消除 静电的产生主要分为两种方式: 1. 经接触产生静电; 2. 受到静电诱导而产生静电。抗静电抗静电就是指抗静电织物能够将电荷转移效应减到最小,防就是指抗静电织物能够将电荷转移效应减到最小,防止静电的聚集,减少与制品的摩擦或接触,进而达到抗静电止静电的聚集,减少与制品的摩擦或接触,进而达到抗静电的目的。
4、的目的。第10页/共44页11第11页/共44页12提高纤维的亲水性 水是电的良导体,当纤维或织物上含有较多的水份时,电荷可以通过水份快速逸散掉,纤维的吸湿能力愈强,愈不易产生静电。因此把含亲水性基团的助剂加到纤维织物上,以增加纤维或织物的吸湿性是改变纤维或织物抗静电性能的重要方法之一。电荷中和法 将处于静电序列两端的两种材料混合应用,使不同极性电荷互相中和。这种中和不是消除电荷,只是抵消表面电荷。 静电逸散法 逸散法像避雷针以接地方式导去雷击一样,将纺织品上的静电导走。 第12页/共44页13纺织品抗静电方法 提高周围环境湿度的方法 增加纤维材料导率纺织品的抗静电方法通常有:纺织品的抗静电方
5、法通常有:(1)用抗静电整理剂整理织物;用抗静电整理剂整理织物;(2)纤维的亲水接技改性以及和亲水性纤维的混纺和交织;纤维的亲水接技改性以及和亲水性纤维的混纺和交织;(3)混纺或嵌织导电纤维。混纺或嵌织导电纤维。 第13页/共44页14类型类型类别类别优点优点缺点缺点阳离子型阳离子型季胺盐、聚乙烯多胺、烷季胺盐、聚乙烯多胺、烷基吡啶盐等基吡啶盐等效果好、耐效果好、耐久久毒性强、耐毒性强、耐光热性差光热性差阴离子型阴离子型烷基磺酸盐、烷基硫酸酯烷基磺酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐等盐、烷基磷酸酯盐等效果好、耐效果好、耐热性好热性好不耐久不耐久两性型两性型甜菜碱型、季铵盐型、咪甜菜碱型、季铵盐型
6、、咪唑啉型等唑啉型等效果好、耐效果好、耐久久热稳定性差、热稳定性差、价格高价格高非离子型非离子型多元醇、聚氧乙烯醚多元醇、聚氧乙烯醚耐洗、毒性耐洗、毒性小小效果一般效果一般其它类型其它类型高分子型、无机盐型、复高分子型、无机盐型、复合型合型(1)常用的抗静电整理剂)常用的抗静电整理剂第14页/共44页15(2)纤维改性与不同纤维混纺第15页/共44页16(3)混纺和嵌织导电纤维 在织物中用混纺或交织的方式混入少量导电性纤维,防静电效果比较理想。用于纺织品的导电纤维应有适当的细度、长度、强度、和柔曲性,能与其它普通纤维良好抱合,易于混纺或交织,具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蚀能力,能耐受
7、纺织加工和使用中的物理机械作用,不影响织物的手感和外观,导电性能优良,且耐久性良好。第16页/共44页17二、抗静电、导电纤维的制备二、抗静电、导电纤维的制备第17页/共44页18Nobel Prize in Chemistry 2000“For the discovery and development of conductive polymers”G. MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger第18页/共44页纤维分类纤维分类纤维电阻率纤维电阻率/cm导电纤维导电纤维金属纤维金属纤维10-3以下以下金属涂、镀层纤维金属涂、镀层纤维10-5-100高分子型导电纤维高分子
8、型导电纤维10-10-102金属化合物系导电纤维金属化合物系导电纤维10-2-105碳系导电纤维碳系导电纤维10-2-106抗静电纤维抗静电纤维抗静电剂共混纤维抗静电剂共混纤维107-1010抗静电剂表面改性纤维抗静电剂表面改性纤维107-1012普通合成纤维普通合成纤维1013以上以上19抗静电、导电纤维的静电性能第19页/共44页20各类导电添加物的特性比较填料种类填料种类电阻率电阻率(cm)主要优缺点主要优缺点碳黑碳黑110-1-1100廉价,稳定;因产品颜色黑而影响外观,要求粒廉价,稳定;因产品颜色黑而影响外观,要求粒度小;电阻率较高。度小;电阻率较高。 碳纤维碳纤维110-2有优异的
9、抗腐蚀、耐辐射性能,高强度、高模量;有优异的抗腐蚀、耐辐射性能,高强度、高模量;电阻率较大,而且加工困难。电阻率较大,而且加工困难。银银110-5-110-3性质稳定、电阻率低;价格昂贵,存在银的迁移性质稳定、电阻率低;价格昂贵,存在银的迁移问题。问题。氧化锌晶须氧化锌晶须1101用量少,稳定性好,颜色浅;电阻率较高。用量少,稳定性好,颜色浅;电阻率较高。二氧化钛二氧化钛1101稳定性好,颜色浅;电阻率较高。稳定性好,颜色浅;电阻率较高。纳米二氧化锡纳米二氧化锡(掺锑掺锑)1-2稳定性好,颜色浅,粒径小,透明度较高。稳定性好,颜色浅,粒径小,透明度较高。第20页/共44页21(一)抗静电整理
10、1.外部抗静电法(1) 暂时性抗静电处理(2) 耐久性抗静电处理 2.内部抗静电法(1) 纺丝前对纤维聚合物进行改性,通常将具有亲水性的化合物与纤维进行共聚后再纺丝。(2) 用共混纺丝法在成纤聚合物与内部抗静电剂进行共混或复合纺丝。(3) 在纤维表面涂覆可导电的金属或炭黑,或采用复合纺丝法制备含炭黑的抗静电纤维。2.2 抗静电、导电纤维的生产第21页/共44页22 内部用抗静电剂应具备以下条件:(1) 高效性:应在较小的添加量下就能显示出明显的抗静电效果。(2) 热稳定性:内部抗静电剂要经过或部分经过纺丝、拉伸、变形、定型、染色、整理等加工,要经过高温处理。(3) 内部抗静电剂应与纤维聚合物之
11、间有适宜的相容性和较好的流变匹配性,要耐水洗、汽蒸,并且没有毒性。(4) 对聚合物的性能没有不利的影响。第22页/共44页23共聚法:一种方法是在聚合阶段用共聚方法引入抗静电单体或通过化学方法引入吸湿性抗静电基团,以制得抗静电纤维。 另一种是表面接枝法,即利用亲水性单体在纤维表面进行接枝共聚来制得抗静电纤维。 此类方法可制得性能优良的抗静电纤维,但由于聚合过程较难控制,制备较复杂,且对设备要求高。(二)纤维的化学改性(二)纤维的化学改性第23页/共44页24共混或复合纺丝法8是在纺丝过程中将亲水性抗静电剂与成纤高聚物混合, 用共混纺丝或复合纺丝法制得抗静电纤维。 8目前较多采用的是复合纺丝法,
12、即把纤维制成海岛型或芯鞘型复合纤维,其中岛相和芯部为含静电剂的聚合物组分,作为海相和鞘部的基体聚合物对抗静电组分起保护作用,以保持长期抗静电性能,同时不失去纤维原有的风格。第24页/共44页258此种方法可制得性能优良的抗静电纤维,但要求抗静电剂与基体的相容性要好。8最早实现工业化的抗静电纤维,是日本东丽公司的尼龙PAREL(1966年) 。美国杜邦公司申请了以聚乙二醇及其衍生物作抗静电剂制备抗静电纤维的专利。第25页/共44页26 镶嵌或混纺导电纤维镶嵌或混纺导电纤维 通常把电阻率小于10107 7cmcm的纤维称为导电纤维,是利用纤维内的导电成分使其具有极强的抗静电性能。导电纤维抗静电性能
13、优良。最早问世的导电纤维是表面涂覆碳黑的有机导电纤维,帝人公司、BASFBASF公司相继开发了此类产品;随后是表面镀覆金属的导电纤维。第26页/共44页27*19751975年Du PontDu 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,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。如孟山都公司制成并列型UtronUtron导电纤维。*8080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制成导电纤维。如钟纺公司制成了ZnOZnO导电纤维。第27页/共44页28 三、三、抗静电织物
14、的生产抗静电织物的生产 抗静电织物的服用性能与设计要求抗静电织物的服用性能与设计要求g抗静电织物在满足普通服用织物外观等要求的同时,必须满足其抗静电性能要求。因大多作为外衣用产品,所以织物组织设计应以府绸、 哔叽、华达呢、卡其等为主。g在设计抗静电织物组织结构时,主要考虑经纬向密度、经纬纱所用的纱线规格。在设计混纺比例时,主要以普通合成纤维为主体,混入少量的有机导电短纤维,以摩擦带电电荷面密度作为设计依据。 第28页/共44页29 织物的制造方法织物的制造方法v纤维织造法 将抗静电纤维纺成织物或与普通纤维按一定比例混纺、交织 成抗静电织物,可制得耐久性的抗静电纺织品。 v后整理法 通过涂布、喷
15、涂或浸渍等方法使抗静电剂附着在纺织品的表面,再经过室温或热空气干燥而形成抗静电涂层。此种方法 操作方便,但难以保持永久的抗静电效果,而且会影响织物 的手感和外观。第29页/共44页30工艺流程工艺流程 以涤/棉混纺织物为例介绍抗静电织物的工艺流程:漂白布全色布色织布 翻布打印翻布打印烧毛烧毛退煮退煮漂白漂白丝光丝光前定形前定形抗静电整理抗静电整理加白柔软定形加白柔软定形预缩预缩成品成品翻布打印翻布打印烧毛烧毛退煮退煮漂白漂白丝光丝光前定形前定形染色染色抗静电抗静电整理整理柔软定形柔软定形预缩预缩成品成品翻布打印翻布打印烧毛烧毛碱氧一浴退煮漂碱氧一浴退煮漂丝光丝光前定形前定形抗静电整理抗静电整理
16、柔软后定形柔软后定形预缩预缩成品成品第30页/共44页31工艺处方工艺处方吸湿整理工艺流程吸湿整理工艺流程亲水剂亲水剂HSD 35gL涤加白剂涤加白剂 03gL渗透剂渗透剂 2 gL轧余率轧余率 70%浸轧工作液2040 热风烘干110150 烘干水洗焙烘30s180190第31页/共44页32四、抗静电纺织品性能测四、抗静电纺织品性能测试试纺织品的静电性能参数及相关标准 -静电测试包括危险静电源参数测试、材料和制品静电性能检测、以及易燃易爆物品静电感度的测试。-纺织材料静电性能的评价有电阻类指标、静电电压及其半衰期、电荷面密度等指标,以及吸灰试验、吸附金属片试验等简易测试方法得到的低精度指标
17、。-我国国家标准和纺织行业标准中与纺织品防静电性能有关的标准与ISOISO、AATCCAATCC、ASTMASTM、BSBS等同类标准非常相似,主要的测试方法有以下几种。第32页/共44页33 GB/T 12703是我国目前最系统、最完备的纺织品静电测试方法标准,它提出了右图所示六种测试方法。第33页/共44页34测试方法测试方法参考标准参考标准适用性适用性A A法法(半衰期法半衰期法)FZ/T01042-1996FZ/T01042-1996不适于含导电纤维的织物不适于含导电纤维的织物B B法法(摩擦带电电压法摩擦带电电压法)FZ/T01061-1999FZ/T01061-1999不适于含导电
18、纤维的织物不适于含导电纤维的织物C C法法(电荷面密度法电荷面密度法)FZ/T 01060-1999FZ/T 01060-1999适于各类织物适于各类织物D D法法(脱衣时的衣物带电量脱衣时的衣物带电量法法)限于服装,测试可比性差限于服装,测试可比性差E E法法(工作服摩擦带电量法工作服摩擦带电量法) GB/T 12014-1989GB/T 12014-1989主要适于服装带电量测试主要适于服装带电量测试F F法法(极间等效电阻法极间等效电阻法)FZ/T 01044-1996FZ/T 01044-1996不适于含导电纤维的织物不适于含导电纤维的织物抗静电测试方法比较第34页/共44页35纺织品
19、抗静电性能测试方法纺织品抗静电性能测试方法 定性法 可观察有无放电火花、电击、放电音及吸引(灰尘附着、沾污、缠绕身体),可以大致判断抗静电程度。定量法 用比较精密的仪器测试,测试结果能用具体的物理量来表示。第35页/共44页36 定量法定量法O织物缠贴性测试 将试样用摩擦布摩擦使之带电后粘在金属板上,然后进行反复附着和脱离的操作,测定试样脱离金属板所需要的时间。O电阻率测试 将试样挂在阳极上,在一定的电压下,测定试样中通过的电流,再换算成电阻率。纤维电阻率的测定则是将一定量纤维填塞在测定箱中,测其电阻,再计算出电阻率。第36页/共44页37 定量法定量法O摩擦带电电压法 将试样夹置于转鼓上,转鼓以固定的转速与标准布摩擦,测试一定时间内试样带电电压的最大值(V)(V)。第37页/共44页38O半衰期法 将试样在固定电场中充电后,测试感应电压衰减到一半所需时间,单位为S S。O吸灰高度法
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