纺织品吸湿抗静电技术,随着纺织工业大量采用合成纤维作为原料,纺织产品的品种日益增多合成纤维具有良好的耐穿性、免烫快干但合成纤维的疏水性、绝缘性,使其在纺织加工和穿着过程中产生带电现象给生产和生活带来很大的麻烦静电的产生,静电积聚: 1)材料电阻率小于106Ω•cm时,因其本身良好的导电性能,静电能很快泄露; 2)材料电阻率大于1016Ω•cm或小于109Ω•cm者也不易产生静电 3)电阻率为1012Ω•cm的材料最易产生静电防止静电的作用原理,1)防止静电产生; 2)导去产生的电荷纺织品抗静电方法:,(一)物理方法 (二)化学方法,物理抗静电方法:,常用纤维与橡胶辊摩擦时的带电电压,常用纺织纤维的电荷序列: + 羊毛 锦纶 蚕丝 粘胶纤维 棉 苎麻 醋酯纤维 维纶 涤纶 腈纶 丙纶 - 纤维的亲水性越好,吸湿越多,带电量就越低 1)利用上述纤维的静电序位,将相反电荷进行中和来消除或者减弱静电量,比如说涤棉混纺; 2)用油剂增加纤维的润滑性可减小加工中的摩擦,如合成纤维在纺丝时添加油剂; 3)润湿纤维间的空气,提高介电常数可减小带电量,如对起毛机喷雾给湿消除静电化学抗静电方法:,原理:主要是利用抗静电剂对织物进行整理以及纤维改性来消除静电 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,降低纺织品的比电阻,加快电荷的散逸速度; 2、用离子型表面活性剂或离子型高分子物质进行整理; 1)受纤维表层含水的作用,发生电离,具有导电性能,从而降低静电集聚; 2)中和纤维或织物上极性相反的电荷,起到消除静电的作用; 3)具有长链脂肪烃结构的静电剂可降低织物或织物与其他物体之间的摩擦系数。
3、对成纤高聚物进行共混、共聚合、接枝改性引入亲水性基团,或为 内部添加抗静电剂制取抗静电纤维;(抗静电纤维的电阻率:108~1010Ω•cm) 4、导电纤维的混纺或嵌织抗静电剂要求:,1)不影响织物原有风格,不存在沾污等问题; 2)对其它树脂具有良好的相容性,不影响树脂整理的效果; 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)无泡或低泡; 6)不腐蚀加工器械; 7)无臭,对人体皮肤无刺激、无伤害抗静电整理剂及其应用,(一)非耐久性抗静电整理剂 非耐久性抗静电整理剂对纤维的亲和力小,不耐洗涤,但整理剂挥发性小,毒性小,且知无不易泛黄,腐蚀性小,常用于合成纤维的纺丝油剂以及不常洗涤织物的非耐久性抗静电整理这一类整理剂主要是表面活性剂 1 阴离子表面活性剂 阴离子中的烷基磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸酯盐和磷酸酯类都有良好的抗静电效果抗静电剂P是烷基磷酸酯和乙二醇胺的结合物,其结构式如下:,2 非离子表面活性剂 这类的整理剂具有亲水性基团如-OH、-CONH2和聚醚基等脂肪胺和脂肪酰胺的聚醚衍生物结构式如下:,抗静电整理剂及其应用,脂肪胺聚醚衍生物,脂肪酰胺聚醚衍生物,非离子中的脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚乙二醇酯、聚醚等抗静电剂的抗静电效果好,毒性小,对皮肤的刺激小,是合纤油剂的重要组分,抗静电整理剂及其应用,3 阳离子表面活性剂 一般是季胺盐类,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,即是抗静电剂,有事柔软剂,并且具有一定的耐洗性。
在较低的湿度下,季铵盐抗静电剂具有相对较高的保水能力,因此抗静电效果最佳地毯等装饰类织物主要应用此种抗静电剂 1)抗静电剂SN,学名:十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐, 1、适用于涤纶、锦纶、氯纶等合成纤维的纺丝静电消除,具有优良的抗静电效果抗静电剂SN可单独使用,也可与其它不含阴离子表面活性剂的油剂、乳化剂配成水溶液,使纤维丝束在上述乳液中通过即可消除静电,用量一般为纤维重量的0.2~0.5% 2、可用作聚丙烯腈的匀染剂 3、塑料工业中消除塑料制品静电,可作为聚氯乙烯、聚乙烯薄膜及塑料制品的静电消除剂将抗静电剂SN溶于适当的溶剂中,与少量塑料粉混合,干燥,然后将此料加入全部塑料粉中,按常规去加工,一般推荐用量为塑料重量的0.5~2% 4、用作丁腈橡胶制作纺丝皮辊的静电消除剂 5、真丝静电消除剂 6、涤纶仿真丝织物碱减量促进剂 7、沥青乳化剂抗静电整理剂及其应用,抗静电整理剂及其应用,抗静电剂SN为红棕色粘稠物,易溶于水,5%水溶液PH值为6~8,一般用量为10g/L用其整理的织物经浸轧烘干即达抗静电目的处理后的织物具有滑爽感,并能提高织物的耐曲磨性 2)抗静电剂TM 学名三羟乙基甲基季铵硫酸盐,外观为淡黄色粘稠物,易溶于水,具有优良的消除静电效果。
用法与抗静电剂SN基本相同非耐久性抗静电整理剂加工的一般工艺流程为:浸轧抗静电整理剂(一浸二轧或二浸二轧,5~20g/L)→烘干(100~130℃)→热定型→拉幅,抗静电整理剂及其应用,(二)耐久性抗静电整理剂 耐久性抗静电整理剂实际上是含有亲水性基团的高聚物,能在纤维表面形成薄膜,赋予织物表面亲水性而产生防静电效果,在织物上具有较好的耐水性,耐20次洗涤以上但这类整理剂在湿度低时效果就不明显了分类: 1、高分子量非离子型抗电整理剂 2、交联成膜的抗静电整理剂,1、高分子量非离子型抗静电整理剂 (1)聚对苯二甲酸乙二酯和聚氧乙烯对苯二甲酸酯的嵌段共聚物(聚醚酯型抗静电剂),染整常用抗静电剂化学结构与涤纶相似,如Permalose T、Permalose TM、Permalose TG、Zelcon 4780、Zelcon 4951,亲水性整理剂FZ、抗静电剂331等,其结构式为:,特点:由于结构与涤纶相似,当其进入聚酯的微软化纤维表面时,与聚酯大分子产生共结晶作用固着在涤纶上而获得耐久性整理剂分子中的聚氧乙烯基团使涤纶具有一定的亲水性进而具有良好的抗静电作用,而且还具有防止湿再沾污和易去污的性能。
抗静电整理剂及其应用,抗静电整理剂及其应用,涤纶织物的抗静电效果,工艺流程: 二浸二轧整理剂→烘干→焙烘(180~190℃,30s~1min)→水洗→烘干 高温处理的目的:促进共结晶,可与热定型同时进行 处方:Permalose TM 3%~4%或亲水性整理剂FZ 4%~6%,用冰醋酸调节PH至5.5~6注:涤棉混纺织物(65/35等)处理效果并不好,原因在于虽然他的酯组成分可与涤纶共熔,醚组分在纤维表面形成亲水性导电层,但在棉纤维表面却相反,两者相互抵消,不能形成连续性抗静电整理剂及其应用,(2)丙烯酸系聚合物,这一类整理剂由丙烯酸(或甲基丙烯酸)和丙烯酸酯(如甲基丙烯酸甲酯、乙酯等)共聚而成,含有和涤纶相似的酯基,同属疏水基结合,其羧基定向排列,赋予织物表面亲水性而具有导电性整理工艺:浸轧整理剂→烘干→焙烘,抗静电整理剂及其应用,(3)聚氨酯型:聚氧乙烯链段和酰胺基都是很好的吸湿性基团,往往与其他类型抗静电剂混用,以获得更好的效果 基本结构:,抗静电整理剂及其应用,2、交联成膜的抗静电整理剂 这一类的抗静电剂通过交联成膜作用在纤维表面形成不溶性的聚合物导电层,如含聚氧乙烯基团的多羟多胺类化合物。
抗静电剂PH—PA的结构式如下:,原理:羟基和氨基能够与多官能度交联剂发生反应生成线性或三维空间网状结构的不溶性高聚物薄膜,以提高耐洗性能抗静电纤维与导电纤维,抗静电纤维:将表面活性剂或亲水性物质等抗静电剂添加到成纤高聚物的纺丝液中进行共混纺丝,或用共聚合的方法将亲水性极性单体聚合到疏水性合成纤维主链上,或采用高能射线(γ射线、电子束辐射、紫外线)、化学引发剂引发、热引发等方式,将丙烯酸或其他的含亲水性基团的乙烯类单体接枝到纤维表面,在纤维表面、纤维内部或纤维的大分子主链上引入亲水性基团,使纤维变性,提高纤维的吸湿性,以达到耐久的抗静电效果这类纤维仍以高湿环境作为电荷散逸的必要条件 导电纤维通过电子传导和电晕放电消除静电,其电阻率一般在107Ω•cm,甚至小于10Ω•cm 主要类型: 1)金属纤维(不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维) 2)碳纤维 3)有机导电纤维,导电纤维,1、金属导电纤维 纤维采用混纺的方法,抗静电性能取决于金属纤维的按量和均匀性,当金属纤维含量大于0.5%时,该织物具有一定的抗静电性能,2%~5%时,具有良好的抗静电性能,8%时有一定电磁屏蔽性能 但纺纱性能差,多用于地毯和工作服。
2、碳素导电纤维 粘胶基、PAN沥青、沥青基碳纤维均为良好的导电纤维,高强、高热、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,不适合织造纺织品碳短纤维可添加于地毯胶乳中提高抗静电性能 3、有机导电纤维 被覆性和复合型,又分为金属化合物复合有机导电纤维和炭黑涂敷或炭黑复合有机导电纤维,前者为白色,适用于民用,后者为灰黑色适用于特种功能纺织品(无尘无菌防爆、电磁屏蔽等),,抗静电性能测试,测试条件:一般规定温度为20℃,相对湿度25%~35%抗静电性能测试,评价:日本标准JIS-T8118《防静电工作服》中规定工作服带电量不得超过0.6μC/件,整件工作服带电量采用转鼓式摩擦—法拉第筒带电量测定法测定,并规定测定前要对被测样品进行5次洗涤程序; 静电安全指南中,规定面料的电荷面密度不得超过7.0μC/m2,检测采用摩擦—法拉第筒测试法相关标准:GB/T 12014—1989《防静电工作服》 GB/T 12703—1991《纺织品静电测试方法》 FZ/T 01042—1996《纺织材料 静电性能 静电压半衰期的测定》 FZ/T 01044—1996《纺织材料 静电性能 纤维泄露电阻的测定》 FZ/T 01059—1999《织物摩擦静电吸附测定方法》 FZ/T 01060—1999《织物摩擦带电电荷密度测定方法》 FZ/T 01061—1999《织物摩擦起电电压测定方法》 .,纺织品抗静电性能测试方法,(1)A法(半衰期法): 用+10kV高压对置于选装金属平台上的试样放电30s,测感应电压的半衰期(s)。
FZ/T 01042-1996“纺织材料静电性能静电压半衰期的测定”与之完全相同此法可用于评价织物的静电衰减特性,但含导电纤维的试样在接地金属平台上的接触状态无法控制,导电纤维与平台接触良好时电荷快速泄漏,而接触不良时其衰减速率与普通纺织品类似,同一试样在不同放置条件下得到测试结果差异极大,故不适合于含导电纤维织物的评价日本1997年修订的JIS L 1094此法不适合于评价含导电纤维织物的抗静电性能 (2)B法(摩擦带电电压法):试样(4块,2经,2纬,尺寸4cm×8cm)夹置于转鼓上,转鼓以400r/min的转速与标准布(锦纶或丙纶)摩擦,测试1min内的试样带电电压最大值(V)除磨料规格、子样数等稍有差别外,FZ/T01061-1999“织物摩擦起电电压测定方法”与之相同此法因试样的尺寸过小,对嵌织导电纤维的织物而言,导电纤维的分布会随取样位置的不同而产生很大的差异,故也不适合于含导电纤维纺织品的抗静电性能测试评价 (3)C法(电荷面密度法): 试样在规定条件下以特定方式与锦纶标准布摩擦后用法拉第筒测得电荷量,据试样尺寸求得电荷面密度(μC/m2)除在摩擦布规格、试样预处理、摩擦棒直径、摩擦次数等方面略有变化外,FZ/T 01060-1999“织物摩擦带电电荷密度测定方法”与之相同。
电荷面密度法适合于评价各种织物、包括含导电纤维织物经摩擦积聚静电的难易程度,所测结果与试样的吸灰程度有较密切的相关性由于试样与标准布间的摩擦起电是人工操作实现的,故测试条件的一致性、测试结果的准确性和重演性易受操作手法的影响4)D法(脱衣时的衣物带电量法):按特定方式将工作服与化纤内衣摩擦后脱下工作服,投入法拉第筒,求得带电量(μC/件)此法的测试对象限于服装,且内衣材质未作规定、摩擦手法难以一致,缺乏可比性 (5)E法(工作服摩擦带电量法):用内衬锦纶或丙纶标准布的滚筒烘干装置(45r/min以上)对工作服试样摩擦起。