1、 抗静电、导电纤维及纺织品 所谓静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷（流动的电荷就形成了电流）。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而电荷分为正电荷和负电荷两种，也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。物质分子原子？一、静电的危害一、静电的危害 普通化学纤维的比电阻一般大于普通化学纤维的比电阻一般大于101014 14 cm cm。在穿着过程中，衣服与人体皮肤等摩擦所在穿着过程中，衣服与人体皮肤等摩擦所带电压可达数千甚至数万伏。带电压可达数千甚至数万伏。在某种条件下，静电放电的小火花在某种条件下，静电放电的小火花带电体分类带电体分类表面电阻表面电阻R（）非带电体非带电
2、体 108以下以下低带电体低带电体 108 1011带电体带电体 1011 1013高带电体高带电体 1013 1015超高带电体超高带电体 1015以上以上（1）影响服装的穿着性能 织物与织物、织物与皮肤、织物与污物、刺痒感、电击不适感（2）引发意外事故汽油桶、医院的乙醚麻醉室、工厂粉尘、使降落伞打不开（3）影响人体健康血压升高、钙流失、皮肤过敏（4）影响纺纱织造产品质量影响生产和产品质量（5）影响染整加工过程 易发生于哪些工序？轻薄织物吸附于导布辊，操作工易遭电击，影响产品质量 当两个物体相互摩擦时，物体表面的自由电子可通过相互接触的物体界面相互不断流通。对电子的优良导体来说，当两物体分离
3、时，多余的电子就通过连接点逸散而消失；而对电子的不良导体来说，则电子逸散力低，电荷难以逸散消失而聚集积累产生静电。静电的产生机理静电的产生机理(双电层分离理论双电层分离理论)部分部分纤维材料纤维材料与与金属材料金属材料摩擦时所产生的带电序列：摩擦时所产生的带电序列：羊毛羊毛 锦纶锦纶 粘胶纤维粘胶纤维 棉棉 丝丝 麻麻 醋酯纤维醋酯纤维 维纶维纶 涤纶涤纶 腈纶腈纶 氯纶氯纶 丙纶丙纶 乙纶乙纶 氟纶氟纶 前后两种纤维材料相互摩擦时，前者带正电荷，后者带负电荷。+-什么季节衣服容易产生静电？什么面料易起静电？各种纺织纤维材料在相互摩擦和接触中，虽然都能产生电荷，且形成的最大带电量接近相等，但不
4、同纤维却表现出不同的静电现象但不同纤维却表现出不同的静电现象，因而产生不同的静电能力。例如，棉、羊毛、蚕丝织物在加工和服用中几乎不会感到有带电现象；涤纶、腈纶等合成纤维在服用中表现出较强的电击和静电火花及静电沾污现象。这主要是由于各种纤维的表面电阻有这主要是由于各种纤维的表面电阻有大小，产生静电荷以后的静电排放差异较大。大小，产生静电荷以后的静电排放差异较大。由于水具有相当高的导电性，所以只要吸收少量的水就能明显地改善聚合物材料的导电性。纤维材料的电阻和吸湿率关系很大，即表现为随着纤维的回潮率的增加，表面电荷降低。若增加涤纶的吸湿性，必定导致其导电性的剧增，从而使积累和产生的电荷迅速逸散，抑制
5、静电产生。提高纤维材料的吸湿能力，改善导电性能，减少静电现象。提高纤维材料的吸湿能力，改善导电性能，减少静电现象。一般来说，纤维吸湿性越好，导电性越强；纤维吸湿性越差，导电性越弱。此外，若在纤维中导入导电性纤维或物质，则其导电性同样提高，抑制静电产生。1、分子组成和原子结构（供电子、受电子能力强弱）NH2 OH COOH OCH3 OC2H5 COOCH3 Cl2、环境条件（湿度、温度）3、摩擦状态 三三、静电的消除、静电的消除 （一）纺织材料抗静电原理（一）纺织材料抗静电原理静电产生的两种方式静电产生的两种方式接触产生接触产生静电诱导产生静电诱导产生本质均为电荷转移本质均为电荷转移 因此，抗
6、静电就是指抗静电织物能够将电荷转移效应减到最小，防因此，抗静电就是指抗静电织物能够将电荷转移效应减到最小，防止静电的聚集，止静电的聚集，减少与制品的摩擦或接触减少与制品的摩擦或接触，从而达到抗静电的目的。，从而达到抗静电的目的。？（二）抗静电常用方法（二）抗静电常用方法1、提高纤维亲水性、提高纤维亲水性2、电荷中和法、电荷中和法 （不同材料、不同电荷的整理剂）（不同材料、不同电荷的整理剂）3、静电逸散法、静电逸散法 （类似避雷针、导走电荷）（类似避雷针、导走电荷）四、抗静电纺织品四、抗静电纺织品 （一）抗静电整理剂整理（一）抗静电整理剂整理 常用的抗静电整理方法是在织物上添加抗静电剂，也就是将
7、亲水性物质施加于纤维表面，以提高织物的亲水性，赋予织物吸湿性，使其导电性增加，从而防止带电，属暂时性抗静电整理。很多化合物都具有抗静电作用，最简单的如甘油、三乙醇胺等吸湿剂，以及吸湿性较强的氯化锂、醋酸钾等无机盐类。各种类型的表面活性剂也是良好的抗静电剂。这类化合物易溶于水，具有较强的吸湿性，即使在较低的相对湿度下，也能和外界环境形成溶液平衡，保持吸湿作用。但是经水洗就失去抗静电能力，所以整理效果不耐久。1非耐久性抗静电整理（暂时性抗静电整理）非耐久性抗静电整理（暂时性抗静电整理）在暂时性抗静电整理中，应用较广的是表面活性剂类化合物。抗静电剂的选用，若按离子型来分则有阴离子型、阳离子型、非离子
8、型和两性型。（1）阴离子型抗静电剂：包括烷基磺酸盐、烷基磷酸酯盐，其中烷烷基磺酸盐基磺酸盐的抗静电效果良好。国产抗静电剂SP、烷基聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐等均属阴离子型抗静电剂。特别是抗静电剂SP系烷基磷酸酯钾盐，可赋予涤纶织物优良的抗静电性能。（2）阳离子型抗静电剂：脂肪族的季铵盐衍生物脂肪族的季铵盐衍生物是目前应用最广泛的阳离子抗静电剂。该类抗静电剂的活性离子带有正电荷，对纤维的吸附能力较强，具有优良的柔软性、平滑性、抗静电性，既是抗静电剂又是柔软剂，并且有一定的耐洗性。季铵盐类抗静电剂抗静电能力较强，可达到良好的抗静电性，如抗静电剂SN、抗静电剂TM等。（3）非离子型
9、抗静电剂：包括聚乙二醇、烷基酚的环氧乙烷加成物，聚乙二醇、烷基酚的环氧乙烷加成物，高级脂肪酸酰胺的环氧乙烷加成物等高级脂肪酸酰胺的环氧乙烷加成物等。如国产抗静电剂FSK系列、抗静电整理剂G及进口的Permalose T 等。其中，抗静电整理剂G和Permalose T等都是由聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙二醇缩聚而成的缩聚物，与涤纶的化学结构相似，因而与涤纶有较好的相容性，并具有较高的牢度和耐洗性，能在涤纶织物表面形成亲水性薄膜，增加了纤维的吸湿性，降低了纤维表面的电阻，故可收到抗静电效果。（4）两性型抗静电剂：主要是脂肪烃基咪唑啉衍生物，它兼有良好的柔软性，如AMA等。纤维纺丝和纺织用油剂多用非
10、耐久性抗静电剂。地毯等装饰织物应用非耐久性阳离子性抗静电剂整理，效果也较好。相对湿度相对湿度/%254565涤纶未经抗静电处理涤纶经非耐久性抗静电处理10131011101210131010101110131091010腈纶未经抗静电处理腈纶经非耐久性抗静电处理101310101011101310910101013108109不同湿度下的表面电阻值：不同湿度下的表面电阻值：2耐久性抗静电整理耐久性抗静电整理 耐久性抗静电整理剂是含有离子性和吸湿性基团含有离子性和吸湿性基团的高分子化合物或者聚合物通过交联作用在纤维表面形成不溶性聚合物的导电层形成不溶性聚合物的导电层。整理剂的吸湿性越高，导电能力
11、越强，耐洗性降低，所以应该保持整理剂有适当的吸湿性，降低在水中的溶胀和溶解能力。耐久性抗静电整理剂也可分为阳离子型、阴离子型和非离子型化合物，在生产中应用较广泛的是非离子型和阳离子型整理剂。而阳离子型抗静电剂整理效果较非离子型好，但非离子型抗静电剂溶液性能稳定，应用方便，树脂同溶性能好，特别是聚醚酯类嵌段共聚物在聚酯纤维织物上的应用越来越广泛。耐久性抗静电整理工艺主要是在纤维上形成含有离子型或吸湿基团的网状交联聚合物，因而，往往采用轧烘焙工艺。整理剂如CAS、G树脂、Permalose TG等均为聚醚酯结构（对苯二甲酸乙二醇聚乙二醇嵌段共聚物），可与涤纶的聚酯链发生共晶而固着在纤维上。常用工艺
12、方法有：（1）浸轧法：（100G树脂510g/L，平平加O 12g/L，三乙醇铵硝酸盐5g/L）烘干热定形（190，20s）。（2）和染色同浴法：在溢流染色机中进行，TG 0.30.5（o.w.f），平平加O 1g/L80处理20min后加分散染料染色。采用上述两种加工工艺可使涤纶的带电压从2500V分别降至分别降至600V和和180V，半衰期从十几分钟降到15s，即使在洗涤20次后，带电压还能保持在1200V和640V。在树脂中加入防老化剂和热稳定剂后，整理效果还有明显提高。不少耐久性抗静电剂能与其他功能性助剂混合使用，以获得多功能效果。共混、共聚合和接枝改性型抗静电纤维的共同特点是在成纤高
13、聚物中添加亲水性单体或聚合物，提高吸湿性、从而获得抗静电性能。在PA(聚酰胺)、PAN、PET等基体中添加聚亚烷基二醇类聚合物进行共混纺丝的研究始于60年代。用PET与聚氧乙烯醚的嵌段共聚物和PET共混纺丝，可显著提高PET的抗静电性能。（二）共混、共聚合和接枝改性型抗静电纤维（二）共混、共聚合和接枝改性型抗静电纤维 除普通成纤高聚物与亲水性聚合物共混的典型共混纺丝方式外，还有聚合过程中加入亲水性聚合物、形成微多相分散体系的共混方式。例如将聚乙二醇加入到已内酰胺反应混合物中，聚乙二醇以原纤状分散于PA6之中。同时聚乙二醇也有少量端羟基与己内酰胺开环后生成的氨基己酸中的羟基反应，提高了抗静电性能
14、的耐久性。采用采用化学引发、热引发、高能射线和紫外线辐照引发化学引发、热引发、高能射线和紫外线辐照引发的的接枝改性方法，将亲水性单体接枝接枝改性方法，将亲水性单体接枝于纤维表面，可有效于纤维表面，可有效地改善合成纤维的吸湿性，且亲水性单体的用量远少于地改善合成纤维的吸湿性，且亲水性单体的用量远少于其他方法，耐久性好。例如、其他方法，耐久性好。例如、PETPET纤维纤维以二氯甲烷为膨胀以二氯甲烷为膨胀剂剂、表面接枝丙烯酸表面接枝丙烯酸后可提高吸湿性能、抗静电性能和后可提高吸湿性能、抗静电性能和染色性能，在接枝率为染色性能，在接枝率为0 0、5.35.3、9.29.2时，织物静电时，织物静电半衰期
15、分别为半衰期分别为405s405s、0.5s0.5s、0.5s0.5s，经，经5 5次皂洗后的半衰期次皂洗后的半衰期为为405s405s、14s14s、0.5s0.5s。聚酯纤维通常采用聚酯纤维通常采用丙烯酸丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸羟乙基酯等单体或聚乙二醇二基丙烯酸钠、甲基丙烯酸羟乙基酯等单体或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等活性低聚物进行甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等活性低聚物进行接技改性接技改性，形成抗静电纤维。接技率通常在，形成抗静电纤维。接技率通常在1010以下。以下。此类抗静电纤维仍以提高纤维的亲水性来加速电荷的
16、泄此类抗静电纤维仍以提高纤维的亲水性来加速电荷的泄漏，故在相对湿度低于漏，故在相对湿度低于4040的干燥环境中，纤维的抗静的干燥环境中，纤维的抗静电性能将受损失。电性能将受损失。导电纤维通常将电阻率小于107 cm的纤维定义为导电纤维（1）导电纤维的发展状况导电纤维的现有品种类型有：金属纤维(不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维、镍纤维等)、碳纤维和有机导电纤维。（三）应用导电纤维型抗静电纺织品（三）应用导电纤维型抗静电纺织品 有机导电纤维又包括普通纺织纤维镀金属；普通纺织纤维镀碳；碳黑、石墨、金属或金属氧化物等导电性物质与普通高聚物共混或复合纺丝制成的导电纤维；导电高分子直接纺丝制成的有机导电纤维。这
17、些导电纤维从其结构上可分为导电成分均一型、导电成分均一型、导电成分被覆型、导电成分复合型导电成分被覆型、导电成分复合型三类。金属纤维：出现于60年代，最早由美国Bekaert公司推出商品化不锈钢纤维“Bekinox”。使用最多的金属材料为不锈钢，也有铜、铝、镍等。通常制成短纤维，与普通纺织纤维混纺织造，用于防静电地毯和工作服面料。金属纤维的特点是导电性能好，耐热，耐化学腐蚀，但抱合力小，可纺性能差，制成高细度纤维时价格昂贵；成品色泽受限制。多用于地毯和工作服面料；金属纤维含量金属纤维含量/%/%表面电阻表面电阻/0.521071092510610782510-2107碳素导电纤维：粘胶基、PA
18、N基、沥青基碳纤维均为良好的导电纤维，且高强、耐热、耐化学药品。但纤维模量高、缺乏韧性、不耐弯折、无热收缩能力，不适合于纺织品使用。碳短纤维可填加于地毯胶乳中，赋予导电性。碳纤维是将含碳量非常高纤维在高温下预氧化、石墨化制成的。有机导电纤维：自1977年美国科学家AFHeeger发现聚乙炔有明显的导电能力以来，聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电聚合物有迅速的发展，目前加碘聚乙炔的导电能力已达到室温下金属铜的水平(10-4 cm)。但导电聚合物目前尚难应用于纺织品；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
19、质，某些掺杂剂多有毒性，复杂的合成工艺使其制造成本昂贵。帝人公司、BASF公司率先开发了表面涂覆碳黑的有机导电纤维。此后以普通合成纤维为基体，通过物理、机械、化学等途径在纤维表面涂敷固着金属、碳、导电高分子等导电物质的方法出现过许多。此类导电纤维可获得较低的电阻率，导电成分都分布在纤维表面，放电效果好，但在摩擦和反复洗涤后皮层导电物质较易剥落。目前应用较广的碳黑涂敷型有机导电纤维的电阻率通常在103 cm。表征材料和制品静电性能的主要参数：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
20、），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。GB/T 12703-1991织物静电测试方法简介了6种测试方法，GB/T 12703后期又于08到10年间陆续进行修订，修改为一共七种测试方法。A法（半衰期法）：用+10 kV 高压对置于旋转金属平台上的试样放电30 s，测感应电压的半衰期（s）。FZ/T 01042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，
21、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。B法（摩擦带电电压法）：试样（4块，2经2纬，尺寸4 cm8 cm）夹置于转鼓上，转鼓以400 RPM的转速与标准布（锦纶或丙纶）摩擦，测试1min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，FZ/T 01061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差异，故也不适合于含导电纤维纺织品的抗静电性能测试评价。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
22、密度（C/m2）。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，FZ/T 01069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较密切的相关性。由于试样与标准布间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（C/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
23、标准布的滚筒烘干装置（45 RPM以上）对工作服试样摩擦起电15 min，投入法拉第筒测得工作服带电量（C/件）。此法与“防静电工作服”产品标准GB/T 12014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（）。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。FZ/T 01044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。
