抗静电整理的研究现状

抗静电整理的研究现状

0棉织物的抗静电整理合成纤维具有强度高、抗皱、耐酸、价格低廉等优点，但吸湿性和导电性差（棉纤维质量比阻力低10%）。因此,对合成纤维及其混纺织物进行抗静电整理成为研究热点。1静电的产生及其危害1.1双电层起电游不同原子由于原子核不同,其对核外电子的控制能力也不同,即得失电子能力不同。当两种化学组成不同或者物理状态不同的物质接触摩擦时,其原子之间便会发生电子转移。此两种物质接触时,界面两侧会出现大小相等、符号相反的两层电荷。这两层电荷即为双电层。双电层起电实质上是界面极化作用引起的电离和吸附,或由电子的亲和力引起的电动现象,在极薄的表层中形成电荷层。在纺织品加工过程中,纤维受到拉伸和压缩、热风干燥、气流摩擦、辐射及与异类纤维相互接触和摩擦时,均能产生静电1.2溶剂涂层加工对涤纶精梳的影响纺纱织布中,高速运转的纱线由于静电的存在,造成紊乱缠绕现象,影响机器的正常运行。尤其是精纺过程中存在较大的静电,会产生严重的缠皮辊现象,影响纤维的精梳效果,进而影响产品质量染整加工过程中,织物烘燥时,静电常使布匹吸附于机体或落布架上,发生倒卷现象。溶剂涂层加工中,高速运转织物表面的电火花会引起火灾。操作工与带电织物接触,常发生电击感。静电常使衣服纠缠人体,产生粘附不适感,并且带静电的衣服极易吸尘沾尘、沾染油污2高静散速度以提高抗静电效果提高抗静电性主要遵循两大原则:减少静电产生,或提高静电逸散速度对于某一种纤维,其基材的比电阻由纤维本身性质决定,很难改变。所以抗静电整理更多从纤维表面入手,通过提高静电逸散速度以获得抗静电效果。织物抗静电整理其抗静电剂的效果与降低纤维表面电阻的能力之间有直接关系。当用表面活性剂处理合成纤维时,根据相似者相溶的原理,表面活性剂的疏水部分向着纤维表面,而亲水部分朝外,在纤维表面上形成连续的亲水表层,吸附水分及可溶性无机物,使电阻下降。抗静电剂作用的另一种方式是离子化。离子型的抗静电剂本身具有良好的导电性,这种可电离的聚电解质在表层水分的作用下被离子化,从而显著地提高了纤维的导电性。此外,离子化的抗静电剂也可通过中和表层电荷的方式,减少纤维所带电荷。3抗静电整理方法按作用效果的耐久性,抗静电整理分为暂时性和耐久性两大类。暂时性抗静电整理是将各种类型的表面活性剂整理到织物上,通过提高合成纤维表面的亲水性,进而提高抗静电性能。永久性抗静电整理方法主要包括三大类:(1)织造时在合成纤维中混纺或交织导电纤维;(2)在成品织物表面共混施加或接枝高分子永久性抗静电剂;(3)通过轧-烘-焙工艺对织物整理施加纳米抗静电剂。3.1短期抗静电压分类3.1.1阳离子表面活性剂在这类抗静电剂中,分子活性部分是阴离子基团,包括烷基磺酸盐、硫酸盐、高级脂肪酸盐、羧酸盐等。阴离子表面活性剂的抗静电作用是,其在高聚物材料上形成定向吸附,亲油性基团朝向高聚物,而亲水性基团朝向空气,后者能与水缔合,从而能改善表面电导率,达到抗静电效果抗静电剂P为磷酸酯和二乙醇胺的缩合物,这种抗静电剂外观呈淡黄色或酒红色的黏性液体,其抗静电效果好、稳定性也好,但耐洗性差。3.1.2阳离子型表面活性剂涤纶等聚酯纤维经碱减量处理后,纤维表面形成许多凹坑,且酯基水解产生带负电的羧基(—COOH),具有胺盐、季铵盐、烷基氨基酸盐结构的阳离子表面活性剂被表面带负电荷的纤维吸附,从而增加纤维的吸湿能力。河北科技大学纺织服装学院崔淑玲等将甲壳质在碱性条件下水解生成脱乙酰甲壳质。在酸性介质中,水解后的脱乙酰甲壳质可吸附质子形成—NH3.1.3阴、阳两离子型抗静电剂两性型抗静电剂在溶液中发生电离,产生两种不同电荷的离子,这就使得该类抗静电剂兼有阴、阳两种离子型抗静电剂的优点,并且对高分子材料附着力强、对皮肤刺激性小、相容性好、配伍性高3.1.4材料含水量非离子型表面活性剂吸附在材料表面,形成一层吸附层,减少了材料表面的摩擦,减少摩擦产生的电荷,从而达到抗静电的作用。另外,非离子型表面活性剂中的羟基或氧乙烯基能与水形成氢键,大大增加了材料的吸湿性能,材料含水量的增加,也会降低材料表面电阻,从而使产生的电荷易于转移。浙江传化股份有限公司罗巨涛等研究比较了非离子抗静电剂TF-480与传统阳离子型抗静电剂SN的抗静电效果由表1可知,在试验条件下,整理织物的感应电压采用非离子抗静电剂TF-480比未整理织物显著降低,比阳离子型抗静电剂SN整理的还要低。且随其用量的增加,抗静电效果明显提高,抗静电剂用量达到15g/L,效果最佳。一系列试验还发现,抗静电剂TF-480整理后,不会引起织物色变,不会对织物剥色,不会影响染色织物的色牢度。在与防水剂、固色剂、柔软剂、增白剂的复配中,发现TF-480具有优异的配伍性,可与它们同浴浸轧处理。3.1.5聚阳离子化合物不同抗静电剂的作用机理各异,若将不同类型抗静电剂拼用,则会集多种作用效果于一体,达到协同增效的目的例如,抗静电剂DM-3723是一种聚氨酯抗静电剂,具有非常优良的导电性和耐洗性,但存在价格高和用量大的缺点,实际生产中并未大量使用。而聚阳离子化合物,同样可以自交联覆盖在纤维表面,具有一定的吸湿性和非常强的离子化功能,从而具备抗静电效果。广东德美精细化工股份有限公司卢霜由表2数据可以看出,在相同用量情况下,两种抗静电剂互配使用则静电压明显小于它们单独使用时的静电压(静电压小的抗静电效果好);助剂比例不同,抗静电效果也不同。综合比较,抗静电剂DM-3723与聚阳离子化合物质量比约为4∶6时,抗静电效果较好。3.2抗静超载分类3.2.1导电纤维在织物上的应用人们通常把电阻率小于170Ω·cm的纤维定义为导电纤维。用于纺织品的导电纤维应有适当的细度、长度、强度和柔曲性,易于混纺或交织,具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蚀能力。导电纤维的现有品种类型有:金属纤维(不锈钢、铜、铝、镍纤维等)、碳纤维和有机导电纤维。这些导电纤维导电性能优良,且耐久性好。天津工业大学贺晓丽经试验可知,织物中单向导入有机导电纤维之后,其表面电荷密度显著降低,这说明植入的导电纤维通过促进电荷的逸散起到了预想的抗静电效果。从表3可看出,随着洗涤次数的增加,织物仍然保持着较好的抗静电效果。3.2.2季铵盐高聚物带正电苏州大学材料工程学院徐秀雯采用甲醛、二甲胺、丙烯酰胺等原料合成胺甲基化的丙烯酰胺,再与硫酸二甲酯反应,之后进行聚合反应生成聚丙烯酰胺季铵盐由表4可知,随着该阳离子抗静电剂质量分数的增加,涤纶的半衰期缩短,静电压降低,抗静电效果明显增加。当高聚物质量分数为1.44%时,抗静电效果最佳。合成的季铵盐高聚物带正电,能够与带负电的涤纶织物(碱减量后产生的—COOH)结合,大大增加了涤纶的吸湿能力,连续的水化层加快了静电荷的逸散速度,显著提高抗静电性能。此外,在处理后织物上存在的季铵盐正离子在水中增加电荷,从而提高电导率,增加织物的抗静电性能。徐秀雯将整理后的织物洗涤15次后发现,织物的半衰期变为1.7s,静电压变为0.35kV,耐洗效果优于抗静电剂331树脂(洗涤15次后半衰期为49.5s)。(2)抗静电剂用量湖南工程学院周向东等由表5可知,单用阳离子抗静电剂KJD-1整理的织物,表面电阻非常大,且洗涤20次后,表面电阻急剧增加。整理剂中加入水性聚氨酯后,织物表面电阻显著下降;但随着水性聚氨酯用量的增加,织物表面电阻又呈上升趋势,可能是过多的聚氨酯在织物表面沉积,使织物表面电阻增大,抗静电性有所下降,因此需要复配抗静电剂KJD-1。虽然增加抗静电剂KJD-1用量可以提高抗静电效果,但从表5可以看出,耐洗性有所下降。综上,当m(PU)∶m(KID-1)=1∶2时,各项指标相对较好。此时,水性聚氨酯两端的—NCO基团与抗静电剂KJD-1上的—OH发生共价交联,形成空间网状结构,进而获得耐久的抗静电性。3.2.3纳米mgo整理涤纶织物表面性能天津工业大学张帆等以硝酸镁和碳酸钠为原料,采用直接沉淀法制备纳米MgO由表6可知,经纳米MgO整理液处理后的织物,在不影响织物白度的前提下,其表面的电荷密度和半衰期大幅降低,且处理后的涤纶织物抗静电效果比棉织物好。纳米级MgO通过焙烘镶嵌在涤纶织物的无定形区,使得处理后的涤纶具有耐久的抗静电效果。4抗静电整理的方法抗静电剂的发展趋势如下:在研究抗静电剂的使用性能时,人们开发了外用抗静电剂(通过浸渍、喷撒、擦搽的方式整理到织物表面的暂时性抗静电剂)和内用型抗静电剂(指添加到合成纤维的纺丝原液中),即使材料表面抗静电剂分子层缺损,但材料内部的抗静电剂分子又不断向表面迁移,从而获得耐久抗静电效果)。(2)提高耐久性纤维原料的无定形面放线网见图1运用纳米科技的最新成果,将纳米颗粒保持在更小尺度上,通过一定方式使颗粒像染料一样进入纤维无定形区,从而提高耐久性。一种新型的纳米抗静电织物整理剂纳米锑掺杂二氧化锡已