纺织品抗静电技术及测试评价方法的发展.doc

纺织品抗静电技术现状及发展趋势091309215 汪佳燕摘要：纺织品静电现象是一个很复杂的难题，本文论述了纺织品静电产生的原因及织物抗静电技术及抗静电性能测试方法等；概述了近期纺织品抗静电技术的新发展以及配套的性能测试方法和评价的进展情况。关键词：纺织品、抗静电、抗静电技术。0 前言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，使其在纺织加工和服装穿着过程中产生带电现象给生产和生活带来很大麻烦，因此，纺织材料的静电性能越来越引起人们的关注。可是，近十年来，我国纺织品的抗静电技术有了飞速发展，除应用于专业工作场所的抗静电工作服、超净工作服外，军队、武警的常服、作训服等为了防止静电干扰及有可能产生的静电危害也都采用了抗静电技术，甚至一般民用纺织品如羊绒衫等针织物也添加了有机导电纤维。随着抗静电技术的发展，国家和行业部门近几年先后修订和发布多项关于纺织品和纺织服装抗静电测试方法的新技术标准。本文对纺织品抗静电技术和测试评价方法归纳如下。1 静电概述1.1 静电产生的机理产生静电的机理有多种解释。如纺织材料静电主要是由于表面间的相互摩擦产生的，纺织材料是电的不良导体，具有很高的比电阻，纤维及其制品在生产加工和使用过程中，由于受摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的作用而易于产生静电。特别是随着合成纤维在纺织上生产和应用的越来越多，这些高分子聚合物所固有的高绝缘性和憎水性，使之极易产生，积累静电。又如纺织材料在生产加工和穿着使用中，由于摩擦、接触分离或受其他因素的作用产生静电荷，回潮率普遍较低的合成纤维制品的电荷积聚现象更加显著。当电荷的积聚速度大于散失速度时会不断增加带电量，如果电荷积聚到一定程度而不能散失，就会给生产或使用带来困难。1.2 纺织品静电的危害在纤维加工中，产生静电将引起绕皮辊或罗拉，纺织品产生静电不仅导致纺织加工困难。而且在纺织品的使用过程中容易吸附灰尘，服装纠缠人体产生粘附不适，并产生对人体健康的危害，如使血液pH值升高、血液中钙浓度下降、尿液中钙含量增加而钙流失、体内维生素C含量下降等。由于静电现象的存在，致使纺织品在使用过程中影响其使用性能。严重的静电还可能引起火灾、爆炸等安全危害。因此，抗静电织物的开发是非常必要的，提高纺织品的抗静电性能已引起了世界各国的高度重视。总的来说，静电的危害主要有：1.2.1在纺织生产过程中，导致纤维缠绕或堵塞机件，半制品或纱线发毛、断头，织造时经纱开口不清，以及织物折叠不齐等现象，影响生产的顺利进行。1.2.2 纺织品使用中，静电电荷的积聚易引起灰尘附着，服装纠缠肢体产生粘附不适感。1.2.3 静电会干扰电子仪器的正常工作，严重时会击穿电路，损坏电气部件。1.2.4 在石油、化工、煤炭等行业易引起爆炸、燃烧。1.2.5 对航空航天事业来说，如空中降落伞与空气摩擦产生静电，导致伞不能打开，发生事故。2纺织品抗静电技术2.1 纺织品抗静电基本原理通常静电现象是电荷发生过程(电荷移动、电荷分离)和消失过程(电晕放电、静电泄漏)复杂交错而产生的现象。实际的静电荷水平是这两个相反过程达到动态平衡的过程。织物抗静电的基本原理及方法可以概括为：2.1.1减少静电的产生；2.1.2加快静电的泄漏：2.1.3造成使静电能够中和的条件。2.2 传统的抗静电的方法传统的纺织品抗静电加工方法有：2.2.1采用抗静电纤维抗静电纤维具有较高的吸湿性和平衡回潮率，能吸附空气中的水分子，使纺织品具有较好的抗静电性能，即不易产生静电，对已经产生的静电比较容易逸散。2.2.2施加抗静电剂抗静电机理同抗静电纤维。2.2.3不锈钢纤维混纺利用金属纤维良好的导电性能使已经产生的静电荷容易逸散。2.2.4有机导电长丝嵌织或有机导电短纤维混纺抗静电机理与不锈钢等金属导电纤维类似，即起到容易造成电荷逸散的效果。对于有机导电纤维而言，不但有采用碳黑为导电物质的灰色产品，也有以金属氧化物、金属碳化物为导电物质的白色或接近白色的有机导电纤维。2.3 纺织品抗静电的基本方法根据静电产生的机理，静电的泄漏规律以及影响静电的主要因素，纺织品抗静电主要有以下几种方法：2.3.1使用抗静电整理剂抗静电整理剂根据其化学结构分为：阳离子型、阴离子型和非离子型；按使用目的可以分为：耐久型和非耐久型。当材料加入抗静电剂后，通过提高聚合物材料的导电性能或电子的传递能力，能够提高其抗静电作用。2.3.2化学改性方法一般合成纤维比电阻多在1013 Qcm以上，通过吸湿改性方法，可以使纤维达到抗静电的水平。化学改性一般是将成纤聚合物与某些具有特定抗静电功能基团的高分子化合物如聚丙烯酸的衍生物 (季胺、磺酸、羧酸等)进行接枝共聚或将亲水性聚合物与PET共聚，聚合物大分子上引入的这类抗静电化合物具有良好的热稳定性、抗静电性和较好的耐久性。2.3.3导电纤维的混纺或嵌织将天然纤维或化学纤维与一定比例的导电纤维混纺，经纺织加工成抗静电织物。本方法抗静电性能长期有效，不受工作环境影响，服用性能好。目前不锈钢纤维与天然纤维或化纤的混合纺丝问题基本解决，但仍然存在混纺不均匀，不锈钢纤维的上色难等问题。有机导电纤维一般以涤纶基加碳处理，也存在颜色深、色系不全等问题。此外，利用放电效应如将有机硅导电丝以一定间隔嵌入纺织品中，或将金属纤维混入经纬纱中并以一定间隔嵌入织物中(混入量为0.5l)，也是较常采用的方法。2.4纺织品的抗静电加工方法静电消除的机理主要是分散泄露消除静电和电晕放电消除静电。具体的方法有以下几种：2.4.1使用抗静电整理剂当材料加入抗静电剂后，通过提高聚合物材料的导电性能或电子的传递能力，能提高其抗静电作甩。2.4.2提高纤维吸湿性可以通过纤维接枝改性或与亲水性纤维混纺和交织，提高纤维吸湿性。例如用引发剂等使材料表面主链上部分地产生自由基或离子，再与丙烯酸等亲水性单体接枝聚合。2.4.3混纺和嵌织导电纤维将高分子材料与导电材料混用，使之成为始终具有抗静电性能的导电材料。导电材料主要有金属纤维、石墨、金属涂层材料、含导电性炭黑聚合物的覆盖或复合材料等。方法2.4.1与方法2.4.2消除静电的原理是提高织物回潮率，降低绝缘性加速静电的泄漏。因为水具有相当高的导电能力，所以只要吸附少量水就能明显地提高聚合物的材料的导电性。水也能为电荷提供转移介质，促进离子向相反的电极移动。天然纤维，如棉、羊毛和蚕丝都是亲水性纤维因为它们都是能和水形成大量氢键的聚合物组成。导电需要介电常数高的介质，而水具有非常高的介电常数，而且当水减少时，可以从在气中得到补充。用表面活性剂对纺织品进行亲水化处理，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，且在低湿度环境中抗静电性能较差。方法2.4.3消除静电的原理是通过电晕放电而实现，静电荷积蓄在织物纤维表面，当静电电荷累加超过一定限度时就会放出火花，这便产生静电危害。如果在织物中植入导电纤维，由于织物表面积电阻大大降低，静电被随时放电静电荷无法累积达到放电的电量，所以具有抗静电能力。2.4.5利用带电性能不同的纤维利用两种摩擦带电性能不同的纤维交织交并，在使用过程中产生极性相反的静电荷，靠静电荷相互中和来消除静电。2.5抗静电新技术近几年又出现并推广了两类导电纤维，可应用于纺织品的抗静电加工。2.5.1镀银纤维或长丝由于银纤维具有良好的抗菌作用和导电性能，故纺织品含较少镀银纤维（1%左右）时就有抗菌功能及良好的抗静电功能，如果在镀银纤维使用时使之在织物内形成导电的网络结构且这个结构相对比较致密，还可以具有良好的电磁屏蔽效果。针对抗静电功能而言，由于银纤维的导电性能好，静电荷的逸散能力强于有机导电纤维，故一般而言，抗静电效果优于有机导电纤维。2.5.2导电高分子材料如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。这些导电高分子是在近几年才开始进入工程应用的。现在导电高分子已经可以制成纤维或者涂料，其具有较低的电阻率，可以作为纺织品抗静电加工的一种新型原料。3 抗静电技术发展趋势3.14 结论随着集成电路等容易受到静电损失的微电子器件的大量使用，静电造成的危害日益突出。因此，抗静电是纺织品的一个常用功能，应该不断发展。为了克服静电释放的问题，许多研究人员正在研发具有：耐久性抗静电、静电逸散快、微尘粒子产生机会低、抗腐性和舒适性能好等特性的复合型抗静电纺织材料，抗静电产品的类型在不断发展和完善。同时抗静电产品的标准及相应的测试方法标准也应该不断完善。5 参考文献1、李新娥，卢士艳.装饰与产业用纺织品.郑州大学出版社，2003.2、沈兰萍.新型纺织产品设计与生产.中国纺织出版社，2001.3、高婵娟，马峰，荆学谦.抗静电织物的性能测试J .棉纺织技术，2005.4、吴红玲.浅谈纺织品抗静电整理技术J .四川丝绸， 2007(2).5、倪玉婷.纺织品的抗静电技术J .天津纺织科技，2002.6、伏广伟，贺显伟.