抗靜電導電纖維的制備三PPT課件

1、1? 一、靜電的產(chǎn)生、危害及消除? 二、抗靜電、導電纖維的制備? 三、抗靜電織物的生產(chǎn) ? 四、抗靜電紡織品性能測試 主要內容第1頁/共44頁2第2頁/共44頁3一、 靜電的產(chǎn)生、危害及消除第3頁/共44頁4 1.1 靜電的產(chǎn)生 纖維及其制品在生產(chǎn)加工和使用過程中，受到摩擦、牽伸、壓縮、剝離、電場感應和熱風干燥等作用時，電負性大的材料會 吸引電負性小的材料上的價層電子向本身移動或轉移，從而導 致有的材料帶正電荷，有的材料帶負電荷，即產(chǎn)生靜電。部分纖維材料與金屬材料摩擦時所產(chǎn)生的帶電序列如圖所示：羊毛 錦綸 粘膠 棉 絲 麻 醋纖 維綸 滌綸 腈綸 氯綸 丙綸 乙綸 氨綸 + -第4頁/共44頁

2、5第5頁/共44頁6偶電層理論: 當兩種材料摩擦接觸面間距小于2.510-7cm時，界面兩側的分子就會產(chǎn)生較強烈的相互吸引。電負性大的一側吸引界面電子向內部移動，界面呈陽荷性，電負性小的一側電子則向界面移動使界面呈陰荷性，從而形成偶電層， 偶電層間存在電位差：U = Q/C其中，U -電位差（V），Q-電量（C），C-電容（F）。兩種材料的電負性差值越大，電量越大，摩擦接觸面間距越小，電容越大，則電位差越大。盡管摩擦產(chǎn)生的絕對電量很小，但仍可以帶上萬伏的靜電壓。這也就是纖維材料摩擦起電以至放電、起火花的原因。 第6頁/共44頁7部分官能團的帶電能力如下所示： -NH2-OH-COOH-OCH3

3、-OC2H5-COOCH3-Cl 第7頁/共44頁8L影響染整加工過程L影響紡紗織造產(chǎn)品的質量L影響服裝的穿著性能L影響人體健康L嚴重時可引發(fā)意外事故1.2 靜電的危害靜電的危害第8頁/共44頁9靜電除塵靜電除塵靜電植絨靜電植絨靜電紡絲靜電紡絲靜電除塵靜電除塵第9頁/共44頁101.3 靜電的消除 靜電的產(chǎn)生主要分為兩種方式： 1. 經(jīng)接觸產(chǎn)生靜電； 2. 受到靜電誘導而產(chǎn)生靜電?？轨o電抗靜電就是指抗靜電織物能夠將電荷轉移效應減到最小，防就是指抗靜電織物能夠將電荷轉移效應減到最小，防止靜電的聚集，減少與制品的摩擦或接觸，進而達到抗靜電止靜電的聚集，減少與制品的摩擦或接觸，進而達到抗靜電的目的。

4、的目的。第10頁/共44頁11第11頁/共44頁12提高纖維的親水性 水是電的良導體，當纖維或織物上含有較多的水份時，電荷可以通過水份快速逸散掉，纖維的吸濕能力愈強，愈不易產(chǎn)生靜電。因此把含親水性基團的助劑加到纖維織物上，以增加纖維或織物的吸濕性是改變纖維或織物抗靜電性能的重要方法之一。電荷中和法 將處于靜電序列兩端的兩種材料混合應用，使不同極性電荷互相中和。這種中和不是消除電荷，只是抵消表面電荷。 靜電逸散法 逸散法像避雷針以接地方式導去雷擊一樣，將紡織品上的靜電導走。 第12頁/共44頁13紡織品抗靜電方法 提高周圍環(huán)境濕度的方法 增加纖維材料導率紡織品的抗靜電方法通常有：紡織品的抗靜電方

5、法通常有：(1)用抗靜電整理劑整理織物；用抗靜電整理劑整理織物；(2)纖維的親水接技改性以及和親水性纖維的混紡和交織；纖維的親水接技改性以及和親水性纖維的混紡和交織；(3)混紡或嵌織導電纖維?；旒徎蚯犊棇щ娎w維。 第13頁/共44頁14類型類型類別類別優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點陽離子型陽離子型季胺鹽、聚乙烯多胺、烷季胺鹽、聚乙烯多胺、烷基吡啶鹽等基吡啶鹽等效果好、耐效果好、耐久久毒性強、耐毒性強、耐光熱性差光熱性差陰離子型陰離子型烷基磺酸鹽、烷基硫酸酯烷基磺酸鹽、烷基硫酸酯鹽、烷基磷酸酯鹽等鹽、烷基磷酸酯鹽等效果好、耐效果好、耐熱性好熱性好不耐久不耐久兩性型兩性型甜菜堿型、季銨鹽型、咪甜菜堿型、季銨鹽型

6、、咪唑啉型等唑啉型等效果好、耐效果好、耐久久熱穩(wěn)定性差、熱穩(wěn)定性差、價格高價格高非離子型非離子型多元醇、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類型其它類型高分子型、無機鹽型、復高分子型、無機鹽型、復合型合型（1）常用的抗靜電整理劑）常用的抗靜電整理劑第14頁/共44頁15（2）纖維改性與不同纖維混紡第15頁/共44頁16（3）混紡和嵌織導電纖維 在織物中用混紡或交織的方式混入少量導電性纖維，防靜電效果比較理想。用于紡織品的導電纖維應有適當?shù)募毝?、長度、強度、和柔曲性，能與其它普通纖維良好抱合，易于混紡或交織，具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蝕能力，能耐受

7、紡織加工和使用中的物理機械作用，不影響織物的手感和外觀，導電性能優(yōu)良，且耐久性良好。第16頁/共44頁17二、抗靜電、導電纖維的制備二、抗靜電、導電纖維的制備第17頁/共44頁18Nobel Prize in Chemistry 2000“For the discovery and development of conductive polymers”G. MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger第18頁/共44頁纖維分類纖維分類纖維電阻率纖維電阻率/cm導電纖維導電纖維金屬纖維金屬纖維10-3以下以下金屬涂、鍍層纖維金屬涂、鍍層纖維10-5-100高分子型導電纖維高分子

8、型導電纖維10-10-102金屬化合物系導電纖維金屬化合物系導電纖維10-2-105碳系導電纖維碳系導電纖維10-2-106抗靜電纖維抗靜電纖維抗靜電劑共混纖維抗靜電劑共混纖維107-1010抗靜電劑表面改性纖維抗靜電劑表面改性纖維107-1012普通合成纖維普通合成纖維1013以上以上19抗靜電、導電纖維的靜電性能第19頁/共44頁20各類導電添加物的特性比較填料種類填料種類電阻率電阻率(cm)主要優(yōu)缺點主要優(yōu)缺點碳黑碳黑110-1-1100廉價，穩(wěn)定；因產(chǎn)品顏色黑而影響外觀，要求粒廉價，穩(wěn)定；因產(chǎn)品顏色黑而影響外觀，要求粒度??；電阻率較高。度??；電阻率較高。 碳纖維碳纖維110-2有優(yōu)異的

9、抗腐蝕、耐輻射性能，高強度、高模量；有優(yōu)異的抗腐蝕、耐輻射性能，高強度、高模量；電阻率較大，而且加工困難。電阻率較大，而且加工困難。銀銀110-5-110-3性質穩(wěn)定、電阻率低；價格昂貴，存在銀的遷移性質穩(wěn)定、電阻率低；價格昂貴，存在銀的遷移問題。問題。氧化鋅晶須氧化鋅晶須1101用量少，穩(wěn)定性好，顏色淺；電阻率較高。用量少，穩(wěn)定性好，顏色淺；電阻率較高。二氧化鈦二氧化鈦1101穩(wěn)定性好，顏色淺；電阻率較高。穩(wěn)定性好，顏色淺；電阻率較高。納米二氧化錫納米二氧化錫(摻銻摻銻)1-2穩(wěn)定性好，顏色淺，粒徑小，透明度較高。穩(wěn)定性好，顏色淺，粒徑小，透明度較高。第20頁/共44頁21（一）抗靜電整理

10、1.外部抗靜電法(1) 暫時性抗靜電處理(2) 耐久性抗靜電處理 2.內部抗靜電法(1) 紡絲前對纖維聚合物進行改性，通常將具有親水性的化合物與纖維進行共聚后再紡絲。(2) 用共混紡絲法在成纖聚合物與內部抗靜電劑進行共混或復合紡絲。(3) 在纖維表面涂覆可導電的金屬或炭黑，或采用復合紡絲法制備含炭黑的抗靜電纖維。2.2 抗靜電、導電纖維的生產(chǎn)第21頁/共44頁22 內部用抗靜電劑應具備以下條件：(1) 高效性：應在較小的添加量下就能顯示出明顯的抗靜電效果。(2) 熱穩(wěn)定性：內部抗靜電劑要經(jīng)過或部分經(jīng)過紡絲、拉伸、變形、定型、染色、整理等加工，要經(jīng)過高溫處理。(3) 內部抗靜電劑應與纖維聚合物之

11、間有適宜的相容性和較好的流變匹配性，要耐水洗、汽蒸，并且沒有毒性。(4) 對聚合物的性能沒有不利的影響。第22頁/共44頁23共聚法：一種方法是在聚合階段用共聚方法引入抗靜電單體或通過化學方法引入吸濕性抗靜電基團，以制得抗靜電纖維。 另一種是表面接枝法，即利用親水性單體在纖維表面進行接枝共聚來制得抗靜電纖維。 此類方法可制得性能優(yōu)良的抗靜電纖維，但由于聚合過程較難控制，制備較復雜，且對設備要求高。（二）纖維的化學改性（二）纖維的化學改性第23頁/共44頁24共混或復合紡絲法8是在紡絲過程中將親水性抗靜電劑與成纖高聚物混合， 用共混紡絲或復合紡絲法制得抗靜電纖維。 8目前較多采用的是復合紡絲法，

12、即把纖維制成海島型或芯鞘型復合纖維，其中島相和芯部為含靜電劑的聚合物組分，作為海相和鞘部的基體聚合物對抗靜電組分起保護作用，以保持長期抗靜電性能，同時不失去纖維原有的風格。第24頁/共44頁258此種方法可制得性能優(yōu)良的抗靜電纖維，但要求抗靜電劑與基體的相容性要好。8最早實現(xiàn)工業(yè)化的抗靜電纖維，是日本東麗公司的尼龍PAREL(1966年) 。美國杜邦公司申請了以聚乙二醇及其衍生物作抗靜電劑制備抗靜電纖維的專利。第25頁/共44頁26 鑲嵌或混紡導電纖維鑲嵌或混紡導電纖維 通常把電阻率小于10107 7cmcm的纖維稱為導電纖維，是利用纖維內的導電成分使其具有極強的抗靜電性能。導電纖維抗靜電性能

13、優(yōu)良。最早問世的導電纖維是表面涂覆碳黑的有機導電纖維，帝人公司、BASFBASF公司相繼開發(fā)了此類產(chǎn)品；隨后是表面鍍覆金屬的導電纖維。第26頁/共44頁27*19751975年Du PontDu Pont公司采用復合紡絲技術制成含有碳黑導電芯的復合導電纖維，從此，各大化纖公司紛紛開始以碳黑為導電成分的復合纖維的研究與開發(fā)。如孟山都公司制成并列型UtronUtron導電纖維。*8080年代開始了導電纖維的白色化研究。普遍采用的方法是用銅、銀、鎳和鎘等金屬的硫化物、碘化物或氧化物與普通高聚物共混或復合紡絲制成導電纖維。如鐘紡公司制成了ZnOZnO導電纖維。第27頁/共44頁28 三、三、抗靜電織物

14、的生產(chǎn)抗靜電織物的生產(chǎn) 抗靜電織物的服用性能與設計要求抗靜電織物的服用性能與設計要求g抗靜電織物在滿足普通服用織物外觀等要求的同時，必須滿足其抗靜電性能要求。因大多作為外衣用產(chǎn)品，所以織物組織設計應以府綢、 嗶嘰、華達呢、卡其等為主。g在設計抗靜電織物組織結構時，主要考慮經(jīng)緯向密度、經(jīng)緯紗所用的紗線規(guī)格。在設計混紡比例時，主要以普通合成纖維為主體，混入少量的有機導電短纖維，以摩擦帶電電荷面密度作為設計依據(jù)。 第28頁/共44頁29 織物的制造方法織物的制造方法v纖維織造法 將抗靜電纖維紡成織物或與普通纖維按一定比例混紡、交織 成抗靜電織物，可制得耐久性的抗靜電紡織品。 v后整理法 通過涂布、噴

15、涂或浸漬等方法使抗靜電劑附著在紡織品的表面，再經(jīng)過室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。此種方法 操作方便，但難以保持永久的抗靜電效果，而且會影響織物 的手感和外觀。第29頁/共44頁30工藝流程工藝流程 以滌/棉混紡織物為例介紹抗靜電織物的工藝流程：漂白布全色布色織布 翻布打印翻布打印燒毛燒毛退煮退煮漂白漂白絲光絲光前定形前定形抗靜電整理抗靜電整理加白柔軟定形加白柔軟定形預縮預縮成品成品翻布打印翻布打印燒毛燒毛退煮退煮漂白漂白絲光絲光前定形前定形染色染色抗靜電抗靜電整理整理柔軟定形柔軟定形預縮預縮成品成品翻布打印翻布打印燒毛燒毛堿氧一浴退煮漂堿氧一浴退煮漂絲光絲光前定形前定形抗靜電整理抗靜電整理

16、柔軟后定形柔軟后定形預縮預縮成品成品第30頁/共44頁31工藝處方工藝處方吸濕整理工藝流程吸濕整理工藝流程親水劑親水劑HSD 35gL滌加白劑滌加白劑 03gL滲透劑滲透劑 2 gL軋余率軋余率 70%浸軋工作液2040 熱風烘干110150 烘干水洗焙烘30s180190第31頁/共44頁32四、抗靜電紡織品性能測四、抗靜電紡織品性能測試試紡織品的靜電性能參數(shù)及相關標準 -靜電測試包括危險靜電源參數(shù)測試、材料和制品靜電性能檢測、以及易燃易爆物品靜電感度的測試。-紡織材料靜電性能的評價有電阻類指標、靜電電壓及其半衰期、電荷面密度等指標，以及吸灰試驗、吸附金屬片試驗等簡易測試方法得到的低精度指標

17、。-我國國家標準和紡織行業(yè)標準中與紡織品防靜電性能有關的標準與ISOISO、AATCCAATCC、ASTMASTM、BSBS等同類標準非常相似，主要的測試方法有以下幾種。第32頁/共44頁33 GB/T 12703是我國目前最系統(tǒng)、最完備的紡織品靜電測試方法標準，它提出了右圖所示六種測試方法。第33頁/共44頁34測試方法測試方法參考標準參考標準適用性適用性A A法法(半衰期法半衰期法)FZ/T01042-1996FZ/T01042-1996不適于含導電纖維的織物不適于含導電纖維的織物B B法法(摩擦帶電電壓法摩擦帶電電壓法)FZ/T01061-1999FZ/T01061-1999不適于含導電

18、纖維的織物不適于含導電纖維的織物C C法法(電荷面密度法電荷面密度法)FZ/T 01060-1999FZ/T 01060-1999適于各類織物適于各類織物D D法法(脫衣時的衣物帶電量脫衣時的衣物帶電量法法)限于服裝，測試可比性差限于服裝，測試可比性差E E法法(工作服摩擦帶電量法工作服摩擦帶電量法) GB/T 12014-1989GB/T 12014-1989主要適于服裝帶電量測試主要適于服裝帶電量測試F F法法(極間等效電阻法極間等效電阻法)FZ/T 01044-1996FZ/T 01044-1996不適于含導電纖維的織物不適于含導電纖維的織物抗靜電測試方法比較第34頁/共44頁35紡織品

19、抗靜電性能測試方法紡織品抗靜電性能測試方法 定性法 可觀察有無放電火花、電擊、放電音及吸引(灰塵附著、沾污、纏繞身體)，可以大致判斷抗靜電程度。定量法 用比較精密的儀器測試，測試結果能用具體的物理量來表示。第35頁/共44頁36 定量法定量法O織物纏貼性測試 將試樣用摩擦布摩擦使之帶電后粘在金屬板上，然后進行反復附著和脫離的操作，測定試樣脫離金屬板所需要的時間。O電阻率測試 將試樣掛在陽極上，在一定的電壓下，測定試樣中通過的電流，再換算成電阻率。纖維電阻率的測定則是將一定量纖維填塞在測定箱中，測其電阻，再計算出電阻率。第36頁/共44頁37 定量法定量法O摩擦帶電電壓法 將試樣夾置于轉鼓上，轉鼓以固定的轉速與標準布摩擦，測試一定時間內試樣帶電電壓的最大值(V)(V)。第37頁/共44頁38O半衰期法 將試樣在固定電場中充電后，測試感應電壓衰減到一半所需時間，單位為S S。O吸灰高度法