4-抗静电纤维及纺织品-产业用功能纤维及纺织品-教学课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 抗静电、导电纤维及纺织品,第四章 抗静电、导电纤维及纺织品,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,羊毛 锦纶 粘胶纤维 棉 丝 麻 醋酸纤维 维纶 涤纶 腈纶 氯纶 丙纶 乙纶 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。,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,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Q越大，接触面积间距越小，电容C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温度、摩擦形式及摩擦条件有关。,（+）-NH,2,-OH -COOH -OCH,3,-OC,2,H,5,-COOCH,3,-Cl(-),摩擦起电的机理常用偶电层理论解释（+）-NH2 -OH,4,静电的危害,1.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,2.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有发生,3.影响人体健康,血压升高；钙流失；皮肤过敏等,4.影响纺纱织造产品质量,5.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，,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,静电的消除,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，防止静电的聚集，减少与制品的摩擦,方法：,1.提高纤维的亲水性,纤维吸湿能力愈强，愈不易产生静电。,2.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,3.静电逸散法,静电的消除,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,-3,1O,-5,cm)，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,(3)导电成分包覆型导电纤维,以普通合成纤维为基体，在纤维表面通过物理、机械或化学方法包覆一层碳黑、金属或导电高分子等导电物质所形成的导电纤维。此类导电纤维可获得较低的电阻率，导电成分都分布在纤维表面，易于为周围普通纤维携带的静电电荷提供导电通道，所以抗静电性能优良。但在摩擦和反复洗涤后皮层导电物质较易剥落，导致导电性能和抗静电性能下降。导电成分包覆型导电纤维的导电层形成方法有电镀法、缝隙式机械涂敷法、嵌碳法、渗入法、络合法等。,(4)导电成分复合型导电纤维,采用复合纺丝的方法将高浓度的导电成分与普通成纤高聚物共混作为一种组分，以同样的普通成纤高聚物为另一组分，纺成皮芯型、多点海岛型、并列型、三叶型等截面结构的导电纤维。皮芯型导电纤维可以是皮层导电、也可以是芯部导电；多点海岛型导电纤维通常有34个岛起到导电作用；并列型截面通常是三明治结构，中间的夹层为导电层。复合型导电纤维有导电物质外露时，有利于为附近的静电电荷提供逸散通道，有较好的抗静电效果。复合纺丝法制得的有机导电纤维中导电组份沿纤维轴向连续，易于电荷逸散。导电成分在复合结构中受到保护，有良好的耐久性，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,静电的消除,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材料电导率方法。,方法：,1.用抗静电整理剂整理织物,2.纤维改性或不同纤维的混纺,3.混纺或嵌织导电纤维,静电的消除,9,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,1.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,2.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,3.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,4.高分子型导电纤维,手感好，但稳定性差,5.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,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,10,抗静电、导电纤维的生产,抗静电整理,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,暂时性抗静电处理,耐久性抗静电处理,2.内部抗静电法：,纺丝前对纤维聚合物进行改性,用共混纺丝法,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有不利的影响,抗静电、导电纤维的生产,11,抗静电、导电纤维的生产,纤维的化学改性,1.共聚法：,在疏水性合成纤维大分子主链上引入亲水性、导电性成分,2.共混法或复合法：,在聚合或纺丝时,将高聚物或其切片与抗静电成分混合纺丝,可以制得抗静电性合成纤维,镶嵌或混纺导电纤维,抗静电、导电纤维的生产,12,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,抗静电织物生产方法,1.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,3.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,5.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,13,抗静电纺织品的生产工艺,1.前处理工艺,a.烧毛、退煮；b.漂白工艺；c.丝光；d.色织布的前处理工艺,2.后整理,a.吸湿整理工艺；b.柔软定型整理；c.注意事项,抗静电纺织品的生产工艺,14,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,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。,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,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,15,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,16,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,B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,D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）,F法（极间等效电阻法）,4-抗静电纤维及纺织品-产业用功能纤维及纺织品-教学课件,17,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,18,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,19,Main producers of conductive fibres and yarns.,Conductive fibres,Metallic fibres,Carbon loaded,polymers,polymers+,copper sulfide,Carbon,Producer,Bekintex,Sprint Metal,R-Stat,Unitika,Dupont,Kanebo,Kuraray,BASF,R-Stat,Carbone Lorraine,Soficar,Name,Bekinox,R-Stat/S,Bolfur,Nega-Stat,Belltron,Claretta,Resistat,Linear,resistivity,10,-6,to 10,2,/cm,10,4,to 10,6,/cm,10,4,to 10,5,/cm,10,1,to 10,4,/cm,R-Stat/P and/N,Regilor,Torayca,導電纖維各項特性比較,Main producers of conductive,20,導電纖維於電子業之應用,導電纖維於電子業之應用,21,導電纖維於電子業之應用,導電纖維於電子業之應用,22,導電纖維於電子業之應用,導電纖維於電子業之應用,23,導電纖維於電子業之應用,導電纖維於電子業之應用,24,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,25,導電纖維電子顯微鏡放大圖,導電纖維電子顯微鏡放大圖,26,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,27,導電纖維組合型態,導電纖維組合型態,28,