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1、 抗静电、导电纤维及纺织品 所谓静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说 不流动的电荷（流动的电荷就形成了电流）。当电荷 聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而电荷分 为正电荷和负电荷两种，也就是说静电现象也分为两 种即正静电和负静电。 物质分子 原子 ？ 一、静电的危害 普通化学纤维的比电阻一般大于1014 cm 。 在穿着过程中，衣服与人体皮肤等摩擦所 带电压可达数千甚至数万伏。 在某种条件下，静电放电的小火花 带电体分类 表面电阻R（） 非带电体 108以下 低带电体 108 1011 带电体 1011 1013 高带电体 1013 1015 超高带电体 1015以上 （1）影响服装的穿
2、着性能 织物与织物、织物与皮肤、织物与污物、刺痒感、电击不适感 （2）引发意外事故 汽油桶、医院的乙醚麻醉室、工厂粉尘、使降落伞打不开 （3）影响人体健康 血压升高、钙流失、皮肤过敏 （4）影响纺纱织造产品质量 影响生产和产品质量 （5）影响染整加工过程 易发生于哪些工序？ 轻薄织物吸附于导布辊，操作工易遭电击，影响产品质量 当两个物体相互摩擦时，物体表面的自由电子可通过 相互接触的物体界面相互不断流通。对电子的优良导体来 说，当两物体分离时，多余的电子就通过连接点逸散而消 失；而对电子的不良导体来说，则电子逸散力低，电荷难 以逸散消失而聚集积累产生静电。 静电的产生机理(双电层分离理论) 部
3、分纤维材料与金属材料摩擦时所产生的带电序列： 羊毛 锦纶 粘胶纤维 棉 丝 麻 醋酯纤维 维纶 涤纶 腈纶 氯纶 丙纶 乙纶 氟纶 前后两种纤维材料相互摩擦时，前者带正 电荷，后者带负电荷。 +- 什么季节衣服容易产生静电？什么面料易 起静电？ 各种纺织纤维材料在相互摩擦和接触中，虽然都能产生电荷，且 形成的最大带电量接近相等，但不同纤维却表现出不同的静电现象，因 而产生不同的静电能力。例如，棉、羊毛、蚕丝织物在加工和服用中几 乎不会感到有带电现象；涤纶、腈纶等合成纤维在服用中表现出较强的 电击和静电火花及静电沾污现象。这主要是由于各种纤维的表面电阻有 大小，产生静电荷以后的静电排放差异较大。
4、 由于水具有相当高的导电性，所以只要吸收少量的水就能明显地改 善聚合物材料的导电性。纤维材料的电阻和吸湿率关系很大，即表现为 随着纤维的回潮率的增加，表面电荷降低。若增加涤纶的吸湿性，必定 导致其导电性的剧增，从而使积累和产生的电荷迅速逸散，抑制静电产 生。提高纤维材料的吸湿能力，改善导电性能，减少静电现象。一般来 说，纤维吸湿性越好，导电性越强；纤维吸湿性越差，导电性越弱。此 外，若在纤维中导入导电性纤维或物质，则其导电性同样提高，抑制静 电产生。 1、分子组成和原子结构 （供电子、受电子能力强 弱） NH2 OH COOH OCH3 OC2H5 COOCH3 Cl 2、环境条件 （湿度、温
5、度） 3、摩擦状态 三、静电的消除 （一）纺织材料抗静电原理 静电产生的两种方式 接触产生 静电诱导产生 本质均为电荷转移 因此，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 止静电的聚集，减少与制品的摩擦或接触，从而达到抗静电的目的。 ？ （二）抗静电常用方法 1、提高纤维亲水性 2、电荷中和法 （不同材料、不同电荷的整理剂） 3、静电逸散法 （类似避雷针、导走电荷） 四、抗静电纺织品 （一）抗静电整理剂整理 常用的抗静电整理方法是在织物上添加抗静电剂，也就是将亲 水性物质施加于纤维表面，以提高织物的亲水性，赋予织物吸湿性 ，使其导电性增加，从而防止带电，属暂时性抗静电整理。很多化
6、合物都具有抗静电作用，最简单的如甘油、三乙醇胺等吸湿剂，以 及吸湿性较强的氯化锂、醋酸钾等无机盐类。各种类型的表面活性 剂也是良好的抗静电剂。这类化合物易溶于水，具有较强的吸湿性 ，即使在较低的相对湿度下，也能和外界环境形成溶液平衡，保持 吸湿作用。但是经水洗就失去抗静电能力，所以整理效果不耐久。 1非耐久性抗静电整理（暂时性抗静电整理） 在暂时性抗静电整理中，应用较广的是表面活性剂类化合物。抗静电 剂的选用，若按离子型来分则有阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型 。 （1）阴离子型抗静电剂：包括烷基磺酸盐、烷基磷酸酯盐，其中烷 基磺酸盐的抗静电效果良好。国产抗静电剂SP、烷基聚氧乙烯醚硫酸酯
7、钠 盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐等均属阴离子型抗静电剂。特别是抗静电剂 SP系烷基磷酸酯钾盐，可赋予涤纶织物优良的抗静电性能。 （2）阳离子型抗静电剂：脂肪族的季铵盐衍生物是目前应用最广泛的 阳离子抗静电剂。该类抗静电剂的活性离子带有正电荷，对纤维的吸附能 力较强，具有优良的柔软性、平滑性、抗静电性，既是抗静电剂又是柔软 剂，并且有一定的耐洗性。季铵盐类抗静电剂抗静电能力较强，可达到良 好的抗静电性，如抗静电剂SN、抗静电剂TM等。 （3）非离子型抗静电剂：包括聚乙二醇、烷基酚的环氧乙烷加成物， 高级脂肪酸酰胺的环氧乙烷加成物等。如国产抗静电剂FSK系列、抗静电 整理剂G及进口的Permalos
8、e T 等。其中，抗静电整理剂G和Permalose T 等都是由聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙二醇缩聚而成的缩聚物，与涤纶的 化学结构相似，因而与涤纶有较好的相容性，并具有较高的牢度和耐洗性 ，能在涤纶织物表面形成亲水性薄膜，增加了纤维的吸湿性，降低了纤维 表面的电阻，故可收到抗静电效果。 （4）两性型抗静电剂：主要是脂肪烃基咪唑啉衍生物，它兼有良好的 柔软性，如AMA等。 纤维纺丝和纺织用油剂多用非耐久性抗静电剂。地毯等装饰织物应用 非耐久性阳离子性抗静电剂整理，效果也较好。 相对湿度/%254565 涤纶未经抗静电处理 涤纶经非耐久性抗静电处理 1013 10111012 1013 1010
9、1011 1013 1091010 腈纶未经抗静电处理 腈纶经非耐久性抗静电处理 1013 10101011 1013 1091010 1013 108109 不同湿度下的表面电阻值： 2耐久性抗静电整理 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者聚 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，所以应该保持整理剂有适当的吸湿性， 降低在水中的溶胀和溶解能力。 耐久性抗静电整理剂也可分为阳离子型、阴离子型和非离子型化合物， 在生产中应用较广泛的是非离子型和阳离子型整理剂。而阳离子型抗静电剂 整理效果较非离子型好，但非离子型
10、抗静电剂溶液性能稳定，应用方便，树 脂同溶性能好，特别是聚醚酯类嵌段共聚物在聚酯纤维织物上的应用越来越 广泛。 耐久性抗静电整理工艺主要是在纤维上形成含有离子型或吸湿基团的网 状交联聚合物，因而，往往采用轧烘焙工艺。整理剂如CAS、G树脂、 Permalose TG等均为聚醚酯结构（对苯二甲酸乙二醇聚乙二醇嵌段共聚物） ，可与涤纶的聚酯链发生共晶而固着在纤维上。 常用工艺方法有： （1）浸轧法： （100G树脂510g/L，平平加O 12g/L，三乙醇铵硝酸盐5g/L） 烘干热定形（190，20s）。 （2）和染色同浴法： 在溢流染色机中进行，TG 0.30.5（o.w.f），平平加O 1g/
11、L 80处理20min后加分散染料染色。 采用上述两种加工工艺可使涤纶的带电压从2500V分别降至600V和 180V，半衰期从十几分钟降到15s，即使在洗涤20次后，带电压还能保 持在1200V和640V。在树脂中加入防老化剂和热稳定剂后，整理效果还有 明显提高。 不少耐久性抗静电剂能与其他功能性助剂混合使用，以获得多功能效 果。 共混、共聚合和接枝改性型抗静电纤维的共同特点 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。 在PA(聚酰胺)、PAN、PET等基体中添加聚亚烷基二 醇类聚合物进行共混纺丝的研究始于60年代。用PET与聚 氧乙烯醚的嵌段共聚物和PET共
12、混纺丝，可显著提高PET 的抗静电性能。 （二）共混、共聚合和接枝改性型抗静电纤维 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。 例如将聚乙二醇加入到已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。 采用化学引发、热引发、高能射线和紫外线辐照引发的接 枝改性方法，将亲水性单体接枝于纤维表面，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。例如、PET纤维以二氯甲烷为膨胀剂、表 面
13、接枝丙烯酸后可提高吸湿性能、抗静电性能和染色性能 ，在接枝率为0、5.3、9.2时，织物静电半衰期分 别为405s、0.5s、0.5s，经5次皂洗后的半衰期为405s、 14s、0.5s。 聚酯纤维通常采用丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基 丙烯酸钠、甲基丙烯酸羟乙基酯等单体或聚乙二醇二甲基 丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等活性低聚物进行接技改 性，形成抗静电纤维。接技率通常在10以下。 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。 导电纤维 通常将电阻率小于107 cm的纤维定义为导电纤维 （1）导电纤维的发展状况 导电纤
14、维的现有品种类型有：金属纤维(不锈钢纤维、 铜纤维、铝纤维、镍纤维等)、碳纤维和有机导电纤维 。 （三）应用导电纤维型抗静电纺织品 有机导电纤维又包括普通纺织纤维镀金属；普通纺 织纤维镀碳；碳黑、石墨、金属或金属氧化物等导 电性物质与普通高聚物共混或复合纺丝制成的导电 纤维；导电高分子直接纺丝制成的有机导电纤维。 这些导电纤维从其结构上可分为导电成分均一型、 导电成分被覆型、导电成分复合型三类。 金属纤维： 出现于60年代，最早由美国Bekaert公司推出商品化不 锈钢纤维“Bekinox”。 使用最多的金属材料为不锈钢，也有铜、铝、镍等。 通常制成短纤维，与普通纺织纤维混纺织造，用于防 静电
15、地毯和工作服面料。 金属纤维的特点是导电性能好，耐热，耐化学腐蚀， 但抱合力小，可纺性能差，制成高细度纤维时价格昂 贵；成品色泽受限制。多用于地毯和工作服面料； 金属纤维含量/%表面电阻/ 0.52107109 25106107 82510-2107 碳素导电纤维： 粘胶基、PAN基、沥青基碳纤维均为良好的导电纤维 ，且高强、耐热、耐化学药品。但纤维模量高、缺乏韧 性、不耐弯折、无热收缩能力，不适合于纺织品使用。 碳短纤维可填加于地毯胶乳中，赋予导电性。 碳纤维是将含碳量非常高纤维在高温下预氧化 、石墨化制成的。 有机导电纤维： 自1977年美国科学家AFHeeger发现聚乙炔有明显的导电能力 以来，聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电聚合物有迅速的 发展，目前加碘聚乙炔的导电能力已达到室温下金属铜的水平(10 -4 cm )。 但导电聚合物目前尚难应用于纺织品；主链中的共轭结构使分子 链僵直，不溶不熔，难以纺丝加工，某些导电聚合物中的氧原子 对水极不稳定；某些导电聚合物的单体有毒且怀疑是致癌物质， 某些掺杂剂多有毒性，复杂的合成工艺使其制造
