抗静电纤维及纺织品产业用功能纤维及纺织品教学ppt课件

第四章第四章 抗静电、导电纤抗静电、导电纤维及纺织品维及纺织品第四章 抗静电、导电纤维及纺织品1 1第一节 概 述静电产生的机理原子对价层电子的吸引力不同，电负性大的材料会吸引电负性小的材料上的电子，使电子发生转移，从而使材料带电。起电现象：使材料产生电荷的过程。静电现象：材料带电及由此所引起的行为。环境相对湿度对静电性能影响较大；此外，材料静电性能还与环境温度、摩擦形式及摩擦条件有关第一节 概 述静电产生的机理2 2羊毛羊毛 锦纶锦纶 粘胶纤维粘胶纤维 棉棉 丝丝 麻麻 醋酸纤维醋酸纤维 维纶维纶 涤纶涤纶 腈纶腈纶 氯纶氯纶 丙纶丙纶 乙纶乙纶 氟纶氟纶纤维及其制品在生产加工和使用过程中，由于受到摩纤维及其制品在生产加工和使用过程中，由于受到摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的作用而产生静电。的作用而产生静电。纤维与金属材料摩擦后所产生的带电序列：纤维与金属材料摩擦后所产生的带电序列：+-羊毛 锦纶 粘胶纤维 棉 丝 麻 醋酸纤维 3 3摩擦起电的机理常用偶电层理论解释 两种材料的电负性差值越大，电量两种材料的电负性差值越大，电量Q越大，接触面积间距越小，越大，接触面积间距越小，电容电容C越大，则电位差越大。越大，则电位差越大。纤维材料的静电性能既取决于材料的分子组成和原子结构，又纤维材料的静电性能既取决于材料的分子组成和原子结构，又与材料及制品在使用中所处的环境条件及摩擦状态密切相关。与材料及制品在使用中所处的环境条件及摩擦状态密切相关。环境相对湿度对静电性能影响较大；此外，材料静电性能还与环境相对湿度对静电性能影响较大；此外，材料静电性能还与环境温度、摩擦形式及摩擦条件有关。环境温度、摩擦形式及摩擦条件有关。（+）-NH2 -OH -COOH -OCH3 -OC2H5 -COOCH3 -Cl(-)摩擦起电的机理常用偶电层理论解释（+）-NH2 -OH 4 4静电的危害静电的危害1.影响服装的穿着性能影响服装的穿着性能裙抱腿、吸附灰尘头皮屑、刺痒感、电击感等裙抱腿、吸附灰尘头皮屑、刺痒感、电击感等2.引发意外事故引发意外事故引爆汽油桶、医院的乙醚麻醉室、工厂的粉尘，静电使降落伞打不开等事故均引爆汽油桶、医院的乙醚麻醉室、工厂的粉尘，静电使降落伞打不开等事故均有发生有发生3.影响人体健康影响人体健康血压升高；钙流失；皮肤过敏等血压升高；钙流失；皮肤过敏等4.影响纺纱织造产品质量影响纺纱织造产品质量5.影响染整加工过程影响染整加工过程 静电效应仅在不需要静电的场合下是负效应，静电效应仅在不需要静电的场合下是负效应，静电效应仅在不需要静电的场合下是负效应，静电效应仅在不需要静电的场合下是负效应，在其他场合下可能会成为正效应在其他场合下可能会成为正效应在其他场合下可能会成为正效应在其他场合下可能会成为正效应静电的危害静电效应仅在不需要静电的场合下是负效应，5 5静电的消除静电的消除一、纺织材料抗静电原理一、纺织材料抗静电原理抗静电就是指抗静电织物能够将电荷转移效应减到最小，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，减少与制品的摩擦防止静电的聚集，减少与制品的摩擦方法：方法：1.提高纤维的亲水性提高纤维的亲水性 纤维吸湿能力愈强，愈不易产生静电。纤维吸湿能力愈强，愈不易产生静电。2.电荷中和法电荷中和法 处于静电序列两端的两种材料混合应用，使电荷中和处于静电序列两端的两种材料混合应用，使电荷中和3.静电逸散法静电逸散法 静电的消除6 6 采用防止静电产生或者导电的方法，后者用的较多。通常采用导电纤维来减少静电电荷的产生和积累、逸散静电电荷，克服静电干扰。同时，某些导电纤维还可以用来阻隔或吸收电磁波，对电子设备和人体起到防护作用。导电纤维通常指电阻率小于107cm的纤维。导电纤维根据材质和结构不同可分为四种类型:(1)导电成分均一型导电纤维 此类的纤维具有单一的成分，纤维的各个部位均为同一材料，导电性能优良，体积比电阻通常在(10-31O-5cm)，如金属纤维、碳纤维、导电聚合物纤维等。(2)导电成分共混型导电纤维 是在普通合成纤维纺丝过程中以共混方式添加银粉、铜粉、炭粉、石墨粉、金属化合物等，使涤纶、锦纶、腈纶等合成纤维具有一定导电性。采用防止静电产生或者导电的方法，后者用的较多。通7 7 (3)导电成分包覆型导电纤维导电成分包覆型导电纤维 以以普普通通合合成成纤纤维维为为基基体体，在在纤纤维维表表面面通通过过物物理理、机机械械或或化化学学方方法法包包覆覆一一层层碳碳黑黑、金金属属或或导导电电高高分分子子等等导导电电物物质质所所形形成成的的导导电电纤纤维维。此此类类导导电电纤纤维维可可获获得得较较低低的的电电阻阻率率，导导电电成成分分都都分分布布在在纤纤维维表表面面，易易于于为为周周围围普普通通纤纤维维携携带带的的静静电电电电荷荷提提供供导导电电通通道道，所所以以抗抗静静电电性性能能优优良良。但但在在摩摩擦擦和和反反复复洗洗涤涤后后皮皮层层导导电电物物质质较较易易剥剥落落，导导致致导导电电性性能能和和抗抗静静电电性性能能下下降降。导导电电成成分分包包覆覆型型导导电电纤纤维维的的导导电电层层形形成成方方法法有有电电镀镀法法、缝缝隙隙式式机机械械涂涂敷敷法、嵌碳法、渗入法、络合法等。法、嵌碳法、渗入法、络合法等。(4)导电成分复合型导电纤维导电成分复合型导电纤维 采采用用复复合合纺纺丝丝的的方方法法将将高高浓浓度度的的导导电电成成分分与与普普通通成成纤纤高高聚聚物物共共混混作作为为一一种种组组分分，以以同同样样的的普普通通成成纤纤高高聚聚物物为为另另一一组组分分，纺纺成成皮皮芯芯型型、多多点点海海岛岛型型、并并列列型型、三三叶叶型型等等截截面面结结构构的的导导电电纤纤维维。皮皮芯芯型型导导电电纤纤维维可可以以是是皮皮层层导导电电、也也可可以以是是芯芯部部导导电电；多多点点海海岛岛型型导导电电纤纤维维通通常常有有34个个岛岛起起到到导导电电作作用用；并并列列型型截截面面通通常常是是三三明明治治结结构构，中中间间的的夹夹层层为为导导电电层层。复复合合型型导导电电纤纤维维有有导导电电物物质质外外露露时时，有有利利于于为为附附近近的的静静电电电电荷荷提提供供逸逸散散通通道道，有有较较好好的的抗抗静静电电效效果果。复复合合纺纺丝丝法法制制得得的的有有机机导导电电纤纤维维中中导导电电组组份份沿沿纤纤维维轴轴向向连连续续，易易于于电电荷荷逸逸散散。导导电电成成分分在在复复合合结结构构中中受受到到保保护护，有有良好的耐久性，是目前应用最广的结构形式。良好的耐久性，是目前应用最广的结构形式。(3)导电成分包覆型导电纤维8 8静电的消除静电的消除二、纺织品防静电方法二、纺织品防静电方法实际生产常用的是提高周围环境湿度和增加纤维实际生产常用的是提高周围环境湿度和增加纤维材料电导率方法。材料电导率方法。方法：方法：1.用抗静电整理剂整理织物用抗静电整理剂整理织物2.纤维改性或不同纤维的混纺纤维改性或不同纤维的混纺3.混纺或嵌织导电纤维混纺或嵌织导电纤维静电的消除9 9第二节第二节 抗静电、导电纤维及纺织品的生产抗静电、导电纤维及纺织品的生产抗静电、导电纤维的种类抗静电、导电纤维的种类1.抗静电剂型抗静电、导电纤维抗静电剂型抗静电、导电纤维抗静电剂的使用效果取决于用量和诸多外界因素抗静电剂的使用效果取决于用量和诸多外界因素2.金属系抗静电、导电纤维金属系抗静电、导电纤维导电性能好、电阻率低、但纤维手感较差导电性能好、电阻率低、但纤维手感较差3.炭黑系抗静电、导电纤维炭黑系抗静电、导电纤维产品颜色单一，且炭黑容易脱落手感不好产品颜色单一，且炭黑容易脱落手感不好4.高分子型导电纤维高分子型导电纤维手感好，但稳定性差手感好，但稳定性差5.纳米级金属氧化物型抗静电纤维纳米级金属氧化物型抗静电纤维合成导电纤维诸多手段中最时尚、最有潜力的方法之一合成导电纤维诸多手段中最时尚、最有潜力的方法之一第二节 抗静电、导电纤维及纺织品的生产抗静电、导电纤维的种类1010抗静电、导电纤维的生产抗静电、导电纤维的生产抗静电整理抗静电整理利用抗静电剂对纤维进行整理，有两大类：利用抗静电剂对纤维进行整理，有两大类：1.外部抗静电方法：使用外部抗静电剂附着在纤维表面外部抗静电方法：使用外部抗静电剂附着在纤维表面暂时性抗静电处理暂时性抗静电处理耐久性抗静电处理耐久性抗静电处理2.内部抗静电法：内部抗静电法：纺丝前对纤维聚合物进行改性纺丝前对纤维聚合物进行改性用共混纺丝法用共混纺丝法在纤维表面涂覆可导电的金属或炭黑在纤维表面涂覆可导电的金属或炭黑内部抗静电剂应具备：高效性、热稳定性、相容性、及对聚合物的性能没内部抗静电剂应具备：高效性、热稳定性、相容性、及对聚合物的性能没有不利的影响有不利的影响抗静电、导电纤维的生产1111抗静电、导电纤维的生产抗静电、导电纤维的生产纤维的化学改性纤维的化学改性1.共聚法：共聚法：在疏水性合成纤维大分子主链上引入亲水性、在疏水性合成纤维大分子主链上引入亲水性、导电性成分导电性成分2.共混法或复合法：共混法或复合法：在聚合或纺丝时在聚合或纺丝时,将高聚物或其切片将高聚物或其切片与抗静电成分混合纺丝与抗静电成分混合纺丝,可以制得抗静电性合成纤维可以制得抗静电性合成纤维镶嵌或混纺导电纤维镶嵌或混纺导电纤维抗静电、导电纤维的生产1212第三节 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抗静电织物生产方法抗静电织物生产方法1.纤维表面处理法：添加表面活性剂、涂敷导电层纤维表面处理法：添加表面活性剂、涂敷导电层2.共混改性法共混改性法3.本体化学改性法：共聚过程中加入亲水性单体本体化学改性法：共聚过程中加入亲水性单体4.复合纺丝法制成的抗静电腈纶复合纺丝法制成的抗静电腈纶5.导电物质填充抗静电腈纶导电物质填充抗静电腈纶第三节 抗静电织物的生产抗静电织物的服用性能与设计要求1313抗静电纺织品的生产工艺抗静电纺织品的生产工艺 1.前处理工艺前处理工艺a.烧毛、退煮；烧毛、退煮；b.漂白工艺；漂白工艺；c.丝光；丝光；d.色织布的前处理工艺色织布的前处理工艺2.后整理后整理a.吸湿整理工艺；吸湿整理工艺；b.柔软定型整理；柔软定型整理；c.注意事项注意事项抗静电纺织品的生产工艺1414第四节 抗静电纺织品性能测试纺织品抗静电性能参数及标准纺织品抗静电性能参数及标准静电测试包括危险静电源参数测试、材料和制品静电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。性能检测以及易燃易爆物品静电感度的测试。主要参数有电阻率、泄露电阻、电荷面密度及半衰期、主要参数有电阻率、泄露电阻、电荷面密度及半衰期、摩擦带电电压及半衰期等摩擦带电电压及半衰期等第四节 抗静电纺织品性能测试纺织品抗静电性能参数及标准1515纺织品抗静电性能测试方法1.织物缠贴性测试2.电阻率测试3.摩擦带电电压测试4.半衰期测定5.吸灰高度法纺织品静电性能检测：纺织品抗静电性能测试方法1616纺织品静电性能检测：纺织品静电性能检测：GB/T 12703-1991是我国目前最系统、最完备的纺织品是我国目前最系统、最完备的纺织品静电测试方法标准，提出了六种测试方法静电测试方法标准，提出了六种测试方法A法（半衰期法）：不适合含导电纤维织物法（半衰期法）：不适合含导电纤维织物B法（摩擦带电电压法）：不适合含导电纤维织物法（摩擦带电电压法）：不适合含导电纤维织物C法（电荷面密度法）：适合各种织物法（电荷面密度法）：适合各种织物D法（脱衣时的衣物带电量法）：限于服装法（脱衣时的衣物带电量法）：限于服装E法（工作服摩擦带电量法）法（工作服摩擦带电量法）F法（极间等效电阻法）法（极间等效电阻法）抗静电纤维及纺织品产业用功能纤维及纺织品教学ppt课件1717抗静电纤维antistatic fiber 不易积聚静电荷的化学纤维。在标准状态下体积电阻率小于1010cm的纤维或静电荷逸散半衰期小于60s的纤维。有暂时性和耐久性两种。加工方法有：(1)用抗静电剂进行表面处理；(2)用亲水性聚合物整理剂处理；(3)与含导电或抗静电性能的聚合物复合纺丝或共混纺丝；(4)与抗静电单体共聚。用于加工各种服装、地毯、矿山输送带、汽车内装饰用品和特殊无尘、无菌、无静电工作服。抗静电纤维的种类 1）表面活性剂添加型纤维：为制备效果相对耐久的表面活性剂添加型抗静电纤维，可采用将表面活性剂添加到纺 丝液中进行共混纺丝的方法，利用表面活性剂从内向外的不断迁移扩散，使纤维表面长期含有表面活性剂。2）共混（成纤聚合物与抗静电剂）、共聚合（亲水性化合物与纤维单体）和接枝改性型抗静电纤维 3）金属导电纤维（与普通纤维混纺）4）碳素导电纤维（掺杂、涂层、炭化）5）导电聚合物制成的有机导电纤维（聚乙炔、聚苯胺）6）普通合成纤维涂敷导电物质制成的有机导电纤维（表面整理，炭黑、金属）7）复合纺丝法制成的有机导电纤维 抗静电纤维1818導電纖維之分類導電纖維導電成分均一型 導電成分複合型 導電成分被覆型銅披覆鎳披覆碳纖維銅纖維 複合紡絲 不鏽鋼纖維導電及抗電磁波纖維導電纖維之分類導電纖維導電成分均一型 導電成分複合型 導電成1919 Main producers of conductive fibres and yarns.Conductive fibresMetallic fibresCarbon loadedpolymerspolymers+copper sulfideCarbonProducerBekintexSprint MetalR-StatUnitikaDupontKaneboKurarayBASFR-StatCarbone LorraineSoficar NameBekinoxR-Stat/SBolfurNega-StatBelltronClarettaResistatLinearresistivity10-6 to 102/cm104 to 106/cm104 to 105/cm101 to 104/cmR-Stat/P and/NRegilorTorayca導電纖維各項特性比較 Main producers of conductive 2020導電纖維於電子業之應用導電纖維於電子業之應用2121導電纖維於電子業之應用導電纖維於電子業之應用2222導電纖維於電子業之應用導電纖維於電子業之應用2323導電纖維於電子業之應用導電纖維於電子業之應用2424導電纖維組合型態電子顯微鏡放大圖導電纖維組合型態電子顯微鏡放大圖2525導電纖維電子顯微鏡放大圖導電纖維電子顯微鏡放大圖2626導電纖維組合型態電子顯微鏡放大圖導電纖維組合型態電子顯微鏡放大圖2727導電纖維組合型態導電纖維組合型態2828