（纺织工程专业论文）含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究.pdf

天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 a b s t r a c t o r g a n i ce l e c t r i cf i b r ei s an e w t y p ea n t i s t a t i cf i b r e ，w h i c hc a ne f f e c t i v e l y r e s t r a i nt h ea n t i s t a t i c p r o p e r t i e so ff a b r i c s ，b u tp r e s e n tt e s t sa n de v a l u a t i o n s c a n n o t e x p r e s s i t sa n t i s t a t i c p r o p e r t i e sf u l 耻a n dt h e f a b r i c s i n t e r w e a v i n g o r g a n i ce l e c t r i cf i l a m e n t sh a v et h ep r o b l e mt h a tt h e yw i l la b s o r bd u s tw h e nd r y a n dd u s 吼 t os o l y et h ep r o b l e m ，o nt h eb a s i so fs u r v e y i n gt h ed e v e l o p m e n t p r o c e s so f a n t i s t a t i ct e c h n i q u e ，t h ec h a r a c t e r i s t i e so fo r g a n i ce l e c t t i c f i b r e s ，a n dc u r r e n t t e s t sa n de v a l u a t i o n so ft h ea n t i s t a t i c p r o p e r t i e s o ft h ef a b r i e s i n t e r w e a v i n g o r g a n i ce l e c t t i cf i l a m e n t s 。t h i st h e s i sd e m o n s t r a t e st h ei m p o r t a n c eo f t e s t i n gt h e d i s t r i b u t i o no ff a b r i t s s u r f a c es t a t i cf i e l d ，a n dd e v e l o p st h et e s t i n g a p p a r a t u s t h e n ，t h et h e s i ss t u d i e st h er a p i dt e s t i n gt e c h n i q u et h a tt e s t st h ed i s t r i b u t i o no f f a b r i c s s u r f a c es t a t i cf i e l db yd y e s ，a n dd e v e l o p st h et e s t i n g s y s t e mt oe v a l u a t i n g t h ea n t i s t a t i cp r o p e r t i e so ft h ef a b r i c si n t e r w e a v i n go r g a n i ce l e c t r i cf i l a m e n t s w i t ht h i su n d e r s t a n d i n g ，t h et h e s i ss t u d i e st h ei n f l u e n c eo fs t a i nw h e n t e s t i n gt h e s p e c i m e n s a n t i s t a t i cp r o p e r t i e s ，t h ed r y e l e a n a b i l i t yo fo r g a n i ce l e c t r i cf i b r e s a n dt h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h e i n t e r w e a v i n g d i s t a n c ea n dt h ea n t i s t a t i c p r o p e r t i e sw i t hd i f i e r e n to r g a n i ce l e c t r i cf i b r e sa n dd 埘e r e n ti n t e r w e a v i n gw a y s i na d d i t i o n ，t h et h e s i ss t u d i e st h ep r e c i s i o na n dt h er e l i a b i l i 钾o ft h ee v a l u a t i n g m e r i t st e s t i n gt h ea n t i s t a t i c p r o p e r t i e s k e y w o r d s ：a n t i s t a t i c ；s t a t i cf i e l d ；o r g a n i ce l e c t r i cf i b r e ；t e s t i n g ；f a b r i c i i 天津工业大学硕士学位论文含有机寻皇堑丝堕堡曼垫鳖皇丝! 塑墅坠互鲨堕里堕 第一章绪论 第一节纺织品抗静电技术的现状 静电是人类认识的最古老的电现象。人们对静电最初的认识是从它给人类 生活带来的种种危害开始的。随着合成纤维等高分子材料的广泛应用和微电子元 器件等静电敏感器件的大量使用，纺织品的静电的问题带给人们的困扰和危害越 来越严重。 静电的危害源于静电的力学效应和能量效应。带电体的吸引或排斥导致纺 织生产中绕皮辊、绕罗拉，生活中服装吸附灰尘：静电放电过程中的静电场能量 转变为热、光、声、电磁波等能量方式的过程中，极易引起油品、火工品的燃烧 爆炸，引起微电子器件失效、并导致计算机系统、通信设备、航空航天器电子设 备运转故障、信号丢失、出现误动作，导致事故和灾难。静电场还对人体的生理 状态造成不良的影响，如血压上升，维生素c 含量下降和引起疲劳感。 自上一世纪3 0 年代以来，纺织品抗静电技术经历了使用高吸湿性纤维混纺、 抗静电剂、抗静电纤维和导电纤维4 个阶段，形成的抗静电方法有： 1 采用棉、毛等高吸湿性天然纤维、粘胶纤维等高吸湿性人造纤维与涤纶、 锦纶等静电现象显著的合成纤维混纺、交织等方法，提高织物的总体吸湿性，在 比较潮湿的环境下利用纤维所含水分增加织物的导电性能，抑止静电现象。但此 法受品种限制、并在干燥环境失效。例如即使是纯毛织物，在相对湿度较低的北 方干燥环境下仍然存在显著的静电现象； 2 用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理，给纤维赋予极性基团，使 之能够从环境空气中获取水分、提高纤维的吸湿性，从而降低纺织品的电阻率、 加快电荷逸散。此类方法的普适性好，但抗静电效果难以长久保存，耐洗涤性能 差，且在低湿度环境中仍然难以显示抗静电性能： 3 对成纤高聚物用共混、共聚合、接枝改性等方法引入亲水性极性基团； 或在纤维内部添加抗静电剂，制取抗静电纤维。抗静电纤维的电阻率为1 0 8 1 0 1 0 q c m ，由抗静电纤维制造纺织品、或混用较高比例到普通合成纤维中，可减 天津工业大学硕士学位论文含有机寻皇堑丝堕堡曼垫鳖皇丝! 塑墅坠互鲨堕里堕 第一章绪论 第一节纺织品抗静电技术的现状 静电是人类认识的最古老的电现象。人们对静电最初的认识是从它给人类 生活带来的种种危害开始的。随着合成纤维等高分子材料的广泛应用和微电子元 器件等静电敏感器件的大量使用，纺织品的静电的问题带给人们的困扰和危害越 来越严重。 静电的危害源于静电的力学效应和能量效应。带电体的吸引或排斥导致纺 织生产中绕皮辊、绕罗拉，生活中服装吸附灰尘：静电放电过程中的静电场能量 转变为热、光、声、电磁波等能量方式的过程中，极易引起油品、火工品的燃烧 爆炸，引起微电子器件失效、并导致计算机系统、通信设备、航空航天器电子设 备运转故障、信号丢失、出现误动作，导致事故和灾难。静电场还对人体的生理 状态造成不良的影响，如血压上升，维生素c 含量下降和引起疲劳感。 自上一世纪3 0 年代以来，纺织品抗静电技术经历了使用高吸湿性纤维混纺、 抗静电剂、抗静电纤维和导电纤维4 个阶段，形成的抗静电方法有： 1 采用棉、毛等高吸湿性天然纤维、粘胶纤维等高吸湿性人造纤维与涤纶、 锦纶等静电现象显著的合成纤维混纺、交织等方法，提高织物的总体吸湿性，在 比较潮湿的环境下利用纤维所含水分增加织物的导电性能，抑止静电现象。但此 法受品种限制、并在干燥环境失效。例如即使是纯毛织物，在相对湿度较低的北 方干燥环境下仍然存在显著的静电现象； 2 用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理，给纤维赋予极性基团，使 之能够从环境空气中获取水分、提高纤维的吸湿性，从而降低纺织品的电阻率、 加快电荷逸散。此类方法的普适性好，但抗静电效果难以长久保存，耐洗涤性能 差，且在低湿度环境中仍然难以显示抗静电性能： 3 对成纤高聚物用共混、共聚合、接枝改性等方法引入亲水性极性基团； 或在纤维内部添加抗静电剂，制取抗静电纤维。抗静电纤维的电阻率为1 0 8 1 0 1 0 q c m ，由抗静电纤维制造纺织品、或混用较高比例到普通合成纤维中，可减 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 少加工和使用中的静电困扰，并具有较好的持久性，但仍以高湿环境作为电荷逸 散的必要条件，干燥环境中仍然存在静电干扰问题； 4 采用金属纤维和碳纤维。不锈钢、铜、铝、镍等金属纤维导电性能好， 但金属纤维的抱合力小、可纺性能差：制成较粗纤维时织物手感差、制成高细度 纤维时价格昂贵；并且纺织品的颜色和光泽受到限制，影响军服的外观；粘胶基、 p a n 基和沥青基碳纤维均有良好的导电性能。但纤维模量高、缺乏韧性、不耐 弯折、易脆断、无热收缩能力，不适合于纺织品使用； 5 采用聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等导电聚合物。目前一些导电聚合物的导 电能力已在室温下达到金属铜的水平，但因导电聚合物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；复杂的加 工工艺使其制造成本昂贵。故也不适合于纺织品使用； 6 采用有机导电纤维。包括将碳黑等导电物质涂覆于普通合成纤维表面的 导电物质包覆型有机导电纤维、碳黑及金属化合物以复合纺丝方式复合于合成纤 维内部的导电物质复合型导电纤维。有机导电纤维具有良好的导电性能，添加于 织物时具有持久的抗静电效果，且不受环境相对湿度的影响、不影响纺织品的其 它物理机械性能。可用于一般服装、抗静电工作服、以及其它产业用纺织品。 因此，用有机导电纤维进行纺织品抗静电加工，是抗静电效果耐久、综合 性能好的新材料、新方法。但是，也存在有机导电纤维细度较细不易加工、混纺 纱线难以采用电容式条干均匀度仪检测纱线条干均匀度、含有机导电长丝的深色 纺织品在干燥多灰地区使用时会出现吸灰现象等问题。 第二节纺织品静电性能检测方法的现状和存在问题 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。表征材料和制品静电性能的主要参数有电阻率、泄漏 电阻、电荷面密度及半衰期、摩擦带电电压及半衰期等。纺织材料静电性能的评 价有电阻类指标( 体积比电阻、质量比电阻、表面比电阻、泄漏电阻、极间等效 电阻等) 、静电电压及其半衰期、电荷面密度等指标，以及吸灰试验、张帆试验、 吸附金属片试验等简易测试方法得到的低精度指标。 2 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 少加工和使用中的静电困扰，并具有较好的持久性，但仍以高湿环境作为电荷逸 散的必要条件，干燥环境中仍然存在静电干扰问题； 4 采用金属纤维和碳纤维。不锈钢、铜、铝、镍等金属纤维导电性能好， 但金属纤维的抱合力小、可纺性能差：制成较粗纤维时织物手感差、制成高细度 纤维时价格昂贵；并且纺织品的颜色和光泽受到限制，影响军服的外观；粘胶基、 p a n 基和沥青基碳纤维均有良好的导电性能。但纤维模量高、缺乏韧性、不耐 弯折、易脆断、无热收缩能力，不适合于纺织品使用； 5 采用聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等导电聚合物。目前一些导电聚合物的导 电能力已在室温下达到金属铜的水平，但因导电聚合物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；复杂的加 工工艺使其制造成本昂贵。故也不适合于纺织品使用； 6 采用有机导电纤维。包括将碳黑等导电物质涂覆于普通合成纤维表面的 导电物质包覆型有机导电纤维、碳黑及金属化合物以复合纺丝方式复合于合成纤 维内部的导电物质复合型导电纤维。有机导电纤维具有良好的导电性能，添加于 织物时具有持久的抗静电效果，且不受环境相对湿度的影响、不影响纺织品的其 它物理机械性能。可用于一般服装、抗静电工作服、以及其它产业用纺织品。 因此，用有机导电纤维进行纺织品抗静电加工，是抗静电效果耐久、综合 性能好的新材料、新方法。但是，也存在有机导电纤维细度较细不易加工、混纺 纱线难以采用电容式条干均匀度仪检测纱线条干均匀度、含有机导电长丝的深色 纺织品在干燥多灰地区使用时会出现吸灰现象等问题。 第二节纺织品静电性能检测方法的现状和存在问题 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。表征材料和制品静电性能的主要参数有电阻率、泄漏 电阻、电荷面密度及半衰期、摩擦带电电压及半衰期等。纺织材料静电性能的评 价有电阻类指标( 体积比电阻、质量比电阻、表面比电阻、泄漏电阻、极间等效 电阻等) 、静电电压及其半衰期、电荷面密度等指标，以及吸灰试验、张帆试验、 吸附金属片试验等简易测试方法得到的低精度指标。 2 天津工业大学硕士学位论文含有机导电堑堡堕堡曼垫塑皇壁堡垒型查鲨堕! 垄 我国现行国家标准和纺织行业标准中与纺织品防静电功能有关的产品标准 有g b t1 2 0 1 4 1 9 8 9 防静电工作服；与纺织品静电性能有关的测试方法标准有 g b t1 2 7 0 3 1 9 9 1 纺织品静电测试方法、f z t0 1 0 4 2 1 9 9 6 纺织材料静电性能 静电压半衰期的测定( 代替f j5 4 9 1 9 8 5 ) 、f z t0 1 0 4 4 1 9 9 6 纺织材料静电性 能纤维泄漏电阻的测定( 代替f j5 5 1 - 1 9 8 5 ) 、f z t0 1 0 5 9 1 9 9 9 织物摩擦静电 性吸附测定方法( 代替z bw0 4 0 0 7 1 9 8 9 ) 、f z t0 1 0 6 0 1 9 9 9 织物摩擦带电电 荷密度测定方法( 代替z bw 0 4 0 0 8 1 9 8 9 ) 、f z t0 1 0 6 1 - 1 9 9 9 织物摩擦起电电 压测定方法( 代替z bw0 4 0 0 9 1 9 8 9 ) 。上述标准与i s o 、a a t c c 、a s t m 、b s 、 j i s 、d n 等同类标准非常相似。其中g b t1 2 0 1 4 1 9 8 9 基本上等同于j i st8 11 8 “静鼋气带电防止作巢服”( 1 9 8 3 ) ；g b 厂r1 2 7 0 3 1 9 9 1 参照采用j i sl1 0 9 4 “撒 物及扩编撒物。带鼋性弑验方法”( 1 9 8 8 ) 。 g b t1 2 7 0 3 是我国目前最系统、最完备的纺织品静电测试方法标准，它提 出了6 种测试方法： a 法( 半衰期法) ：用+ 1 0 k v 高压对置于旋转金属平台上的试样放电3 0 s ， 测感应电压的半衰期( s ) 。f z t0 1 0 4 2 1 9 9 6 “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 件下得出的测试结果差异极大，故不适合于含导电纤维织物的评价。并且该法规 定的试样尺寸仅为4 5 c m x 4 5 e r a ，当以导电长丝嵌织方法添加到织物里面去时， 导电长丝的间距通常为几毫米到几十毫米，采样位置不同，即可造成很大的导电 长丝含量差异，故此法也不可取。日本1 9 9 7 年修订的j i sl1 0 9 4 “绒物及矿编 缀物。带鼋性弑验方法”在文本中己列专门的条款指出此法不适合于评价含导电 纤维织物的防静电性能【9 1 。 b 法( 摩擦带电电压法) ：试样( 4 块，2 经、2 纬，尺寸4 c m 8 c m ) 夹 置于转鼓上，转鼓以4 0 0 r m i n 的转速与标准布( 锦纶或丙纶) 摩擦，测试l m i n 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，f z t 0 1 0 6 1 1 9 9 9 “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 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维纺织品抗静电性能检趔查鲨盟婴塞 差异，故也不适合于含导电纤维纺织品的防静电性能测试评价。j i sl1 0 9 4 也规 定了该法不适合于含导电纤维的纺织品。 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( uc m 2 ) 。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，f z t0 1 0 6 0 1 9 9 9 “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 度有一定的相关性。由于试样与标准布问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。 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( uc 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。 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 ( 4 5 r m i n 以上) 对工作服试样摩擦起电1 5 m i n ，投入法拉第筒测得工作服带电 量( uc 件) 。此法与“防静电工作服”产品标准g b t1 2 0 1 4 1 9 8 9 所规定的电 荷量测量方法基本一致，适合于服装的摩擦带电量测试；其技术实质与c 法( 电 荷面密度法) 也相一致。 f 法( 极间等效电阻法) ：织物试样与接地导电胶板良好接触，按规定间距 和压力将专门的电极夹持于试样，经短路放电后施加电压，据电流值求得极间等 效电阻( q ) 。含导电纤维织物与导电胶板接触时会引起导电纤维暴露的局部区 域之间的短路，难以测得真实的等效电阻。f z 厂r0 1 0 4 4 1 9 9 6 “纺织材料静电 性能纤维泄漏电阻的测定”等电阻类测试方法的主要检测对象为纤维。 f z t0 1 0 5 9 1 9 9 9 “织物摩擦静电性吸附测定方法”将织物以规定方法摩擦 后吸附于金属斜面，据吸附时间评价织物防静电性能。此法设备简单，适合于反 映服用织物因静电吸附肢体的程度。但测试结果受操作手法的影响过大，属简易 测试方法。对含导电纤维的织物试样而言，金属与裸露导电纤维的接触状态的不 确定性也将导致测试结果的失稳。 因此，现行国家标准和纺织行业标准中适合于含导电纤维织物静电性能测 试的方法标准，只有g b t1 2 7 0 3 1 9 9 1 ( 或f z 厂r0 1 0 6 0 1 9 9 9 ) 中的“电荷面密度 4 天津工业大学硕士学位论文含有机导电墅丝堕堡曼垫壁皇堡堕竺型查鲨塑堕塞 法”有实际使用意义。g b f f1 2 0 1 4 1 9 8 9 防静电工作服标准规定的“防静电织物” 的概念是“纺织时大致等间距或均匀地混入导电纤维或防静电合成纤维或者两者 混合交织而成的织物”，规定的测试方法是：对经规定时间( 3 3 h 和1 6 5 h 两档， 对应洗涤5 0 次和1 0 0 次两档) 和规定方法洗涤的防静电工作服试样，由内衬锦纶 或丙纶标准织物的回转式滚筒摩擦机进行摩擦起电，由法拉第筒检测试样的带电 电荷量( 应满足 i 一j c l 柚口口wl 口 - m _ o o 恻e c t s t r l 隅 岍t 矗p e r i u e n t p a r 纠n e t e r ( i nc o 如：s t r i n $ 】：c 1 s p a 蕾8 肥t 皤 坞删卵h b f e r i - 印“押c l * q u e r y ：c l s 瞻r 础) ：舡c o r d s e t m d d 蛔c 1 日：c l s p a r e m e t e r ) ：b o 口l 髑n u d 颤c e i ng l s ：u l s l a r e t e r ) ：酏o l o 。d e t e t e ( i nc o d e ：s t r i n g ) ：8 0 0 1 m + n e l e t e s y c o d e ( i nc o d e ：s t r l n 曲： i o o i 乞厶 c l s p e m e t e r c l s 缸c h ( c l a s s y p e = c l a s p , y o d u l e 。 文揣：实验参蕺对敛实件翔 m 0 地 1 i 埘阻s e c l0 1 c l i p 】叼r a t a 一m 毗幽p 盯i _ e n t 盯 - e m r c o d e - m v a r b u e c l o t b p m r a t a n r 脚e r i t h 。m 惯r e x p t i c e 1 i m 踟r i 咐 嘲v 轴曲c 1 0 t h - m v 枷u h t 3 r p e 1 w l 盯鼬- b 蜘 1 e 自出r i - 啊y a r 矗曲 m a 1 v a r w h s t f f y p e l l w m 妇曩h 九 1 1 e 堆m r t i e e i 刀t 盯v n l - m v a r 结出世a 瞻n 。m v 缸t 细坩甜a n l r 电 - m w r h t m i d f t y n v 日f 汹p l 稿i m m v u r f u c a d e s t a t e 伽a r i 姗r 曲t t y p e l w r i 曲t i n t e r l - “m r l e a d t y p e - t w 自r p r d 谳m m v t t r o v e i k t t e 图2 - 2 采集软件的类图 9 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 三、技术指标 图2 - 3 输入可控参数的窗体 图2 - 4 动态采集数据的窗体 织物静电场分布检测仪的性能指标为： 电位测量范围：o 2 k v 、0 2 0 k v 测量准确度：o 5 ； 测量稳定度：4 - 2 满量程( 1 小时) ： l o 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 三、技术指标 图2 - 3 输入可控参数的窗体 图2 - 4 动态采集数据的窗体 织物静电场分布检测仪的性能指标为： 电位测量范围：o 2 k v 、0 2 0 k v 测量准确度：o 5 ； 测量稳定度：4 - 2 满量程( 1 小时) ： l o 委堡三兰竺奎兰堡主兰垡丝壅 鱼宣垫量皇堑丝堕堡曼垫壁皇丝堂塑互望堕! ! 塑 静电压值的采样频率：2 0 0 次，秒； 探头：与样品的可调节距离任意可调。 试样尺寸：2 6 0 2 5 0 m m 。 四、使用方法和评价指标 仪器在开机预热1 5 分钟后使用。首先通过预实验确定探头高度，先将被测 试样按照g b f r1 2 7 0 3 规定的摩擦方法进行摩擦起电，再置于仪器的探头之下， 调整探头高度使电场最高电压接近仪器输出电压的满量程。在固定探头高度后进 行同一组试样的对比测量。为简便起见，可以通过一块专用试样预先用织物静电 压检测仪测得其静电压值，以此专用试样为参比样，得到被测试样的电压正值。 以一个检测实例分析和定义含有机导电纤维织物的静电场分布检测指标。 其中连续嵌织美国首诺公司生产的锦纶基导电长丝1 8 2 一e 3 n 与锦纶长丝复合纱 的涤纶织物呈现如图2 - 4 所示的静电场分布。 。r 摩撩静电压 一 ， 1 程。l 。iv c。太叠， r ， _w 1 。i 探头白i 谴 基布 一连续羲缓导电长丝区域一 基布 图2 - 4 垂直于嵌织导电丝方向的静电场分布曲线 定义静电场分布的评价指标如下： 1 峰值静电压v f ( k v ) ，说明导电丝所在处聚集的电荷的多少，直接影响吸 灰程度和静电放电危害的高低。图2 - 4 中v f 实测值为4 9 0 0 v 。可见增加有机导 电长丝用量并不是提高纺织品抗静电性能的有效手段。 2 基布静电压v j o ) ，说明基布部分的静电干扰程度。 委堡三兰竺奎兰堡主兰垡丝壅 鱼宣垫量皇堑丝堕堡曼垫壁皇丝堂塑互望堕! ! 塑 静电压值的采样频率：2 0 0 次，秒； 探头：与样品的可调节距离任意可调。 试样尺寸：2 6 0 2 5 0 m m 。 四、使用方法和评价指标 仪器在开机预热1 5 分钟后使用。首先通过预实验确定探头高度，先将被测 试样按照g b f r1 2 7 0 3 规定的摩擦方法进行摩擦起电，再置于仪器的探头之下， 调整探头高度使电场最高电压接近仪器输出电压的满量程。在固定探头高度后进 行同一组试样的对比测量。为简便起见，可以通过一块专用试样预先用织物静电 压检测仪测得其静电压值，以此专用试样为参比样，得到被测试样的电压正值。 以一个检测实例分析和定义含有机导电纤维织物的静电场分布检测指标。 其中连续嵌织美国首诺公司生产的锦纶基导电长丝1 8 2 一e 3 n 与锦纶长丝复合纱 的涤纶织物呈现如图2 - 4 所示的静电场分布。 。r 摩撩静电压 一 ， 1 程。l 。iv c。太叠， r ， _w 1 。i 探头白i 谴 基布 一连续羲缓导电长丝区域一 基布 图2 - 4 垂直于嵌织导电丝方向的静电场分布曲线 定义静电场分布的评价指标如下： 1 峰值静电压v f ( k v ) ，说明导电丝所在处聚集的电荷的多少，直接影响吸 灰程度和静电放电危害的高低。图2 - 4 中v f 实测值为4 9 0 0 v 。可见增加有机导 电长丝用量并不是提高纺织品抗静电性能的有效手段。 2 基布静电压v j o ) ，说明基布部分的静电干扰程度。 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 3 电压比b ：峰值静电压v f ( k v ) 与基布静电压v j ( k v ) 之比，反映织物的静 电场分布均匀程度； 4 峰值静电压间距1 4 m m ) ：反映有机导电长丝的嵌织间距； 5 峰值静电压宽度6 ( m m ) ：对连续嵌织含有机导电长丝纱线的织物，用峰 值静电压宽度6 表示织物静电场中高电压带的宽度； 6 对于沿经纬向同时嵌织、有机导电长丝以网格型分布的织物，应沿经纬 向检测其静电场分布，分别以经向峰值静电压、基布静电压、电压比和纬向峰值 静电压、基布静电压、电压比来表征织物的静电场分布均匀程度。 五、仪器完善方案 本文研制的织物静电场分布检测仪可以用来检测织物及薄膜材料经摩擦起 电后的静电场分布，但检测灵敏度和稳定性尚有欠缺、探头真实位移量尚不能同 时记录、尚缺乏静电压真值的标定。为使织物静电场分布检测仪可更准确细致地 反映含有机导电纤维纺织品的静电场分布状况，应从以下4 方面入手进行进一步 完善： 1 探头形状和尺寸的改进。缩小感应探头的尺寸、将感应探头的形状改为 锥台型、且外围设置圆形屏蔽套。在适当提高电压变送器放大倍数的前提下，使 静电场分布的检测灵敏度有大幅度提高； 2 改进电压变送器的放大倍数分档方法、提高放大倍数，使输出电压与 a d 卡的输入电压有良好的匹配； 3 静电场检测中，可同时自动记录探头位移量； 4 设置静电压的固定参比源，在开始检测试样的静电场分布之前，先用该 参比源进行量值标定，以获得更加准确的静电压检测值。 第二节显色法检测静电场分布的方法研究 一、检测原理和显色剂筛选 采用织物静电场分布检测仪检测织物表面的静电场分布虽然比较准确细 致，但需要一定的设备和检测环境条件。对于生产企业等产品相对单调、织物静 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 3 电压比b ：峰值静电压v f ( k v ) 与基布静电压v j ( k v ) 之比，反映织物的静 电场分布均匀程度； 4 峰值静电压间距1 4 m m ) ：反映有机导电长丝的嵌织间距； 5 峰值静电压宽度6 ( m m ) ：对连续嵌织含有机导电长丝纱线的织物，用峰 值静电压宽度6 表示织物静电场中高电压带的宽度； 6 对于沿经纬向同时嵌织、有机导电长丝以网格型分布的织物，应沿经纬 向检测其静电场分布，分别以经向峰值静电压、基布静电压、电压比和纬向峰值 静电压、基布静电压、电压比来表征织物的静电场分布均匀程度。 五、仪器完善方案 本文研制的织物静电场分布检测仪可以用来检测织物及薄膜材料经摩擦起 电后的静电场分布，但检测灵敏度和稳定性尚有欠缺、探头真实位移量尚不能同 时记录、尚缺乏静电压真值的标定。为使织物静电场分布检测仪可更准确细致地 反映含有机导电纤维纺织品的静电场分布状况，应从以下4 方面入手进行进一步 完善： 1 探头形状和尺寸的改进。缩小感应探头的尺寸、将感应探头的形状改为 锥台型、且外围设置圆形屏蔽套。在适当提高电压变送器放大倍数的前提下，使 静电场分布的检测灵敏度有大幅度提高； 2 改进电压变送器的放大倍数分档方法、提高放大倍数，使输出电压与 a d 卡的输入电压有良好的匹配； 3 静电场检测中，可同时自动记录探头位移量； 4 设置静电压的固定参比源，在开始检测试样的静电场分布之前，先用该 参比源进行量值标定，以获得更加准确的静电压检测值。 第二节显色法检测静电场分布的方法研究 一、检测原理和显色剂筛选 采用织物静电场分布检测仪检测织物表面的静电场分布虽然比较准确细 致，但需要一定的设备和检测环境条件。对于生产企业等产品相对单调、织物静 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 3 电压比b ：峰值静电压v f ( k v ) 与基布静电压v j ( k v ) 之比，反映织物的静 电场分布均匀程度； 4 峰值静电压间距1 4 m m ) ：反映有机导电长丝的嵌织间距； 5 峰值静电压宽度6 ( m m ) ：对连续嵌织含有机导电长丝纱线的织物，用峰 值静电压宽度6 表示织物静电场中高电压带的宽度； 6 对于沿经纬向同时嵌织、有机导电长丝以网格型分布的织物，应沿经纬 向检测其静电场分布，分别以经向峰值静电压、基布静电压、电压比和纬向峰值 静电压、基布静电压、电压比来表征织物的静电场分布均匀程度。 五、仪器完善方案 本文研制的织物静电场分布检测仪可以用来检测织物及薄膜材料经摩擦起 电后的静电场分布，但检测灵敏度和稳定性尚有欠缺、探头真实位移量尚不能同 时记录、尚缺乏静电压真值的标定。为使织物静电场分布检测仪可更准确细致地 反映含有机导电纤维纺织品的静电场分布状况，应从以下4 方面入手进行进一步 完善： 1 探头形状和尺寸的改进。缩小感应探头的尺寸、将感应探头的形状改为 锥台型、且外围设置圆形屏蔽套。在适当提高电压变送器放大倍数的前提下，使 静电场分布的检测灵敏度有大幅度提高； 2 改进电压变送器的放大倍数分档方法、提高放大倍数，使输出电压与 a d 卡的输入电压有良好的匹配； 3 静电场检测中，可同时自动记录探头位移量； 4 设置静电压的固定参比源，在开始检测试样的静电场分布之前，先用该 参比源进行量值标定，以获得更加准确的静电压检测值。 第二节显色法检测静电场分布的方法研究 一、检测原理和显色剂筛选 采用织物静电场分布检测仪检测织物表面的静电场分布虽然比较准确细 致，但需要一定的设备和检测环境条件。对于生产企业等产品相对单调、织物静 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 电场分布变动范围较小的场合，可以利用粉体材料的静电特性差异，对试样经规 定的摩擦方法摩擦起电后，进行对这些粉体材料的吸附试样，从而简单快捷地测 得织物各部位所带静电荷的极性、以及静电荷分布的大致情况。 为了能简便地反映织物各部位所带电荷的极性，可选择适当的染料为显色 用粉体材料，利用其自身的颜色差异，即可方便地显示出织物携带电荷的静电极 性。 以经典静电序列中易显负电的棉织物、涤纶织物和易显正电的毛织物和锦 纶织物为试样材料，摩擦起电后对不同色系的分散染料进行直接接触式吸附试 验，从中选出红、黄、蓝三种显示剂。将这三种显色剂以相同的份额混合均匀后， 织物中集聚负电荷的部位将优先吸附黄色和蓝色染料，呈现为的绿色；而在集聚 正电荷的部位，则优先吸附红色染料，呈现为红色。 二、显色法检测实例 显色法可简便清晰地表现出含有机导电纤维纺织品的静电荷集聚情况，其 结果与织物电场分布检测仪检测结果相一致、也与织物在实际使用过程中的吸灰 程度相一致。三者结合，有利于分析含有机导电长丝纺织品的吸灰现象的原因， 即含有机导电长丝纺织品在干燥环境下的吸灰现象，就是源于有机导电长丝局部 的高电压集聚。 图2 5 图2 7 反映了单根导电长丝嵌织纺织品、连续嵌织含有机导电长丝 纱线的织物、以及在塑料薄膜上涂划导电胶后的显色情况。说明这种方法除可用 于含有机导电长丝织物的静电场分布定性检测外，还可检测薄膜材料的静电分布 状况。 划线标记为导电拉的位置 图2 - 5 用单一显色剂检测含导电长丝织物的电场分布 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗静电性能检测方法的研究 电场分布变动范围较小的场合，可以利用粉体材料的静电特性差异，对试样经规 定的摩擦方法摩擦起电后，进行对这些粉体材料的吸附试样，从而简单快捷地测 得织物各部位所带静电荷的极性、以及静电荷分布的大致情况。 为了能简便地反映织物各部位所带电荷的极性，可选择适当的染料为显色 用粉体材料，利用其自身的颜色差异，即可方便地显示出织物携带电荷的静电极 性。 以经典静电序列中易显负电的棉织物、涤纶织物和易显正电的毛织物和锦 纶织物为试样材料，摩擦起电后对不同色系的分散染料进行直接接触式吸附试 验，从中选出红、黄、蓝三种显示剂。将这三种显色剂以相同的份额混合均匀后， 织物中集聚负电荷的部位将优先吸附黄色和蓝色染料，呈现为的绿色；而在集聚 正电荷的部位，则优先吸附红色染料，呈现为红色。 二、显色法检测实例 显色法可简便清晰地表现出含有机导电纤维纺织品的静电荷集聚情况，其 结果与织物电场分布检测仪检测结果相一致、也与织物在实际使用过程中的吸灰 程度相一致。三者结合，有利于分析含有机导电长丝纺织品的吸灰现象的原因， 即含有机导电长丝纺织品在干燥环境下的吸灰现象，就是源于有机导电长丝局部 的高电压集聚。 图2 5 图2 7 反映了单根导电长丝嵌织纺织品、连续嵌织含有机导电长丝 纱线的织物、以及在塑料薄膜上涂划导电胶后的显色情况。说明这种方法除可用 于含有机导电长丝织物的静电场分布定性检测外，还可检测薄膜材料的静电分布 状况。 划线标记为导电拉的位置 图2 - 5 用单一显色剂检测含导电长丝织物的电场分布 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗照皂丝壁笙型塑堕塑塑堑 图2 - 6 用三色混合显色剂检测连续嵌织导电长丝织物的电场分布 要霍蓁琶萋曩蓊善霜垂莲蓑鑫璧篙，红色静电粉赶为商根_ 导电胶缅之闻 吸附 图2 7 用三色混合显色剂检测塑料薄膜的电场分布 三、吸灰实验结果的对比分析 以纯涤纶织物为基布、嵌织有机导电长丝的织物在干燥多灰环境下的吸灰 状态如图2 - 8 图2 - 9 所示。 在上述两个图中、特别是在图2 - 9 所示深色涤纶基布中可以看出，嵌织有机 导电长丝处明显地吸附灰尘，并且在紧挨有机导电长丝的导电丝的两边，反而出 现比基布处更少的吸灰现象。这种现象的根源就是如图4 所示的在峰值电压两侧 有一个小的空间，其静电压既低于峰值静电压、又低于基布静电压。 1 4 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电纤维纺织品抗照皂丝壁笙型塑堕塑塑堑 图2 - 6 用三色混合显色剂检测连续嵌织导电长丝织物的电场分布 要霍蓁琶萋曩蓊善霜垂莲蓑鑫璧篙，红色静电粉赶为商根_ 导电胶缅之闻 吸附 图2 7 用三色混合显色剂检测塑料薄膜的电场分布 三、吸灰实验结果的对比分析 以纯涤纶织物为基布、嵌织有机导电长丝的织物在干燥多灰环境下的吸灰 状态如图2 - 8 图2 - 9 所示。 在上述两个图中、特别是在图2 - 9 所示深色涤纶基布中可以看出，嵌织有机 导电长丝处明显地吸附灰尘，并且在紧挨有机导电长丝的导电丝的两边，反而出 现比基布处更少的吸灰现象。这种现象的根源就是如图4 所示的在峰值电压两侧 有一个小的空间，其静电压既低于峰值静电压、又低于基布静电压。 1 4 天津工业大学硕士学位论文 含有机导电堑丝堕塑虽蒸堂皇壁堂堕型互鲨堕竺塞 图2 - 8 白色涤纶基布嵌织白色有机导电长丝后的污染吸灰状况 图2 - 9 嵌织灰色有机导电长丝的藏蓝色涤纶织物吸灰状况 第三节含有机导电纤维纺织品的抗静电性能评价指标体系 考虑到现有检测仪器和检测方法的各自的性能特点，拟建立如表2 1 所示的 评价指标体系，包括三类检测方法。 表2 一l 含有机导电纤维织物的抗静电性能评价体系 仪器及方法标准评价指标体系 法拉第筒，g b t1 2 7 0 3电荷面密度 e s t - 7 型摩擦带电压测定仪，j i sl1 0 9 4静电压衰减曲线特征值 织物静电场分布检测仪电压比 对于以e s t 一7 型摩擦带电压测定装置为检测手段的评价体系，可以采用如 下评价指标： 1 初始静电压v o ； 2 衰减6 0 s 后静电压v 6 0 ； 3 半衰期l ，2 。 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维塑堡曼垫睦皇丝墼笪型查婆塑堕塞 一、实验材料 第三章实验部分 第一节实验的原料和实验参数 ( 一) 嵌织有机导电纤维的样品 表3 - 1 有机导电纤维的结构和性能指标 编号嵌织导电丝品种导电丝导电成分导电丝横截面 l # 首诺1 8 d t 2 f 尼龙基深灰色碳 黑3 点内切复合 2 # 钟纺2 2 d t s f 尼龙基白色金属氧化物1 f 同心复合 3 #钟纺2 2 d t 5 f 低沸水尼龙基白色金属氧化物l f 同心复合 4 # b a s f 2 4 d t i f 尼龙基黑色碳黑外层涂碳 5 # 尤尼吉卡3 1 d f f 2 f 涤纶基白色金属氧化物同心复合 6 #尤尼吉卡3 l d t l 2 f 涤纶基黑色碳黑三点内切复合 7 # 无锡2 2 d t 4 f 深灰色碳黑2 点复合 8 # 首诺5 5 d t 2 f e 5 n 尼龙基碳黑部分l 点内切复合 9 #首诺2 0 d t 2 f e 3 n 尼龙基碳黑3 点内切复合 1 0 # 首诺2 0 d t 2 f e o n 尼龙基碳黑1 点内切复合 1 l # 首诺3 7 d t 2 f s c n 尼龙基碳黑外层涂碳 表3 - 2 复合导电丝结构参数 与有机导电长丝复合纱线的编号复合成分 c #涤纶长丝+ 导电涤纶长丝b 6 8 d #涤纶长丝+ 导电锦纶长丝1 8 - 2 - e 3 n ( 1 # ) e #锦纶长丝+ 导电涤纶长丝b 6 8 f #锦纶长丝+ 导电锦纶长丝1 8 - 2 - e 3 n ( 1 # ) g #涤纶长丝+ 导电涤纶长丝2 5 2 m e g a n i i i h # 涤纶长丝+ 导电锦纶长丝2 7 - 4 - n e w k #涤纶长丝+ 导电锦纶长丝2 2 t - 5 6 3 2 0 # 涤纶长丝+ f 9 0 1 2 4 t - 1 p # 锦纶长丝+ 导电锦纶长丝2 2 t _ 5 。6 3 2 ( 二) 试样基础织物 嵌织1 撑1 1 # 有机导电长丝的织物试样的组织规格如表3 3 所示 1 6 天津工业大学硕士学位论文含有机导电纤维塑堡曼垫睦皇丝墼笪型查婆塑堕塞 一、实验材料 第三章实验部分 第一节实验的原料和实验参数 ( 一) 嵌织有机导电纤维的样品 表3 - 1 有机导电纤维的结构和性能指标 编号嵌织导电丝品种导电丝导电成分导电丝横截面 l # 首诺1 8 d t 2 f 尼龙基深灰色碳 黑3 点内切复合 2 # 钟纺2 2 d t s f 尼龙基白色金属氧化物1 f 同心复合 3 #钟纺2 2 d t 5 f 低沸水尼龙基白色金属氧化物l f 同心复合 4 # b a s f 2 4 d t i f 尼龙基黑色碳黑外层涂碳 5 # 尤尼吉卡3 1 d f f 2 f 涤纶基白色金属氧化物同心复合 6 #尤尼吉卡3 l d t l 2 f 涤纶基黑色碳黑三点内切复合 7 # 无锡2 2 d t 4 f 深灰色碳黑2 点复合 8 # 首诺5 5 d t 2 f e 5 n 尼龙基碳黑部分l 点内切复合 9 #首诺2 0 d t 2 f e 3 n 尼龙基碳黑3