静电织物的开发

静电织物的开发

随着人们安全环保意识的提高，防雨装置作为功能纺织品的一个重要领域，为人们的工作活动提供了安全保障。一方面，静电的产生使得衣物表面堆积大量的静电荷，与人体之间产生一定的吸附作用，并容易对人体神经产生瞬间电冲击，影响人们的日常工作与活动；另一方面，在石油化工等场所，大多数装置中的介质具有易燃易爆的特点，静电荷的产生容易引起火花，进而造成燃烧爆炸的危险。此外，静电的产生也会影响正常的纺织品加工过程，例如纤维受到摩擦、牵伸等作用产生的静电现象会导致纤维堵塞喇叭口、缠绕皮辊机件等现象1静电和静态原理1.1正电荷转移的影响当两种电荷载体能量分布不同的物质表面相互接触或摩擦时，由于电荷能量差会使得电荷在两物质表面之间发生再分配，但是分离之后由于电荷转移，每个物质都将带有比接触前过量的正电荷或负电荷，此时就会产生静电现象。静电的产生过程大致为：接触→分离→积累→耗散。通常产生的途径有不带电的物体相互作用而带电，以及非带电体和带电体之间的电荷转移而产生静电。此外当物体处于外电场环境时也易带电。静电放电过程中产生的能量虽然不大，但是容易引起易燃易爆物质以及爆炸性气体、爆炸性灰尘等因静电火花而发生爆炸或火灾。1.2纺织品抗静电整理的机理依据静电产生的方式，可以从减少静电的发生，提高静电泄漏的速率，以及产生静电中和的条件等途径进行静电的防护。在生产、加工和使用的过程中，物体间的相互作用容易产生静电现象，物体所带静电电荷的多少以及静电衰减的难易程度，直接影响到静电荷的积累量。对于纺织纤维而言，纤维比电阻值大小影响着静电荷的逸散过程，比电阻除了与纤维本身的种类有关之外，还受到回潮率的影响。纤维的回潮率与纤维表面和内部所含亲水基团的数量以及排列情况有关。此外，周围环境的温度和湿度以及空气中的离子化程度，对静电的产生和泄漏有着显著影响。高温、干燥的环境条件相对更易产生和积累静电，空气中若存在相反极性电荷将有利于静电荷的泄漏。对于易产生静电的工作场所，工作人员一般会配置防静电服进行作业。防静电服装是由防静电面料加工而成，面料一般采用不锈钢纤维、导电纤维、防静电合成纤维与涤棉混纺或交织。这种防静电面料能自动电晕放电或泄漏放电，可消除衣服及人体所带电荷，防止衣服上的静电积累，有效消除引起静电的条件，为作业人员提供安全保障。因此，开发防静电织物的关键之一在于选择合适的导电纤维。2关于电纤维工程的研究在标准大气条件下电阻率小于1×102.1金属导电纤维/金属涂层纤维含金属材料的导电纤维由于利用了金属优异的导电能力，因此导电性能最好，但其因手感差、抱合力小等缺点可纺性较差，纺纱加工困难朱亚楠课题组2.2常见导电纤维结构高分子导电复合纤维是指由常规的聚合物与导电组分复合而成的具有一定导电性能的纤维。导电组分通常是由具有纳米或微米结构的导电材料构成，其中聚合物基体主要包括涤纶、锦纶、丙纶等。常见的导电纤维结构有：皮芯型(即皮层为导电层，芯层为普通聚合物；或皮层为普通聚合物，芯层为导电层)、海岛型、三叶型等。常见导电纤维截面结构如图1所示。HSU等2.3导电复合纤维与合成纤维碳基导电纤维是通过将碳纳米管、炭黑、石墨烯等材料均匀分散于熔融或溶解的柔性纺丝液基体中，经过各种纺丝方法制成的以碳材料为导电成分的导电复合纤维。YANG等3采用不同的方式在不影响织物柔软性和透气性的基础上，赋予织物防静电性能通常采用的方式有交织法、原位聚合法以及浸渍涂层法等。其中导电纤维混纺或者导电长丝捻合纱交织于织物的方式可以获得永久性防静电功能，也是制备符合防静电性能标准要求的防静电服饰最常采用的方法。3.1导电面料的选择将金属纤维、金属镀层纤维、聚合物型导电纤维、碳纤维等与其他纤维进行混纺，或者按照一定的排列规律采用嵌织法和导电格子交织的方式引入导电纱，可得到耐久性好的抗静电织物。这种方式是依靠导电纤维间相互发生电晕现象产生放电，从而防止静电在织物中堆积，通过向大气释放静电的方式达到抗静电的目的浙江理工大学谢勇3.2抗静电溶剂的种类抗静电涂层整理分为对纤维材料黏附抗静电剂以及在织物上涂覆抗静电整理剂两种方式。抗静电剂对纤维和织物处理的目的是为了降低纤维及纱线间的摩擦因数，提高织物的吸湿性，或者使织物表面离子化，从而抑制或减少静电荷的产生，达到抗静电的目的。抗静电溶剂的种类有阳离子型、阴离子型以及石墨、铜粉或银粉掺杂型，其中应用较为广泛的是阳离子型抗静电剂。郭雪花等人3.3提高疏水性纤维接枝改性接枝共聚改性抗静电织物主要通过两种方式进行制备：①通过对疏水性纤维如涤纶、腈纶等进行接枝改性，引入亲水性基团，使之改性为亲水性纤维制备抗静电织物；②通过接枝改性涂层方式提高织物表面亲水性从而提高织物的抗静电性能。中国科学院郑鑫4识别水景服务系统的基准4.1静电性能要求随着纺织品安全要求提高，最新制定的GB12014—2019《防护服装防静电服》制定了更为完善的机织物、针织物和服装的防静电性能指标，并针对面料和服装的技术指标要求和理化性能的测试方法有了更细化的完善，对生产企业质量标准的规范，以及防静电纺织品品质的提升起到了积极作用。新版标准中取消了旧版中对防静电性能分为A级和B级的规定，机织物考核点对点电阻，服装不仅考核点对点电阻，还要求带电电荷量不应大于0.60μC/套4.2表面电阻率测试国外标准中的欧标EN1149系列防静电性能测试标准，也常被作为企业评价防静电纺织品性能时的标准规范。其中EN1149-1:2006《防护服装静电性能表面电阻率试验方法和要求》适用于制作静电耗散防护服(手套)材料的测试，不适用于制作主要抗电源电压危害的防护服材料的测试，测试项目为表面电阻率。EN1149-3:2004《防护服装静电性能电荷衰减测量的试验方法》适用于所有以导电芯材和非导电芯材为导电丝的均一表面或非均一表面材料的测试，测试项目为场强E，半衰期t5多功能复合导电纺织品随着原材料及导电纤维制备技术的不断升级，以导电纤维/纱线编织的面料不仅应用在防静电服装领域，还开发应用在防辐射产品及穿戴