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纤维、织物抗静电的原理及方法

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发表于 2015-8-29 11:05:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 假装沉默 于 2015-8-29 11:07 编辑 ; x" l+ D* ]  x
/ X2 Z3 u' B3 R9 I% ]8 P: B# L
静电产生的机理及其散失规律是抗静电设计的前提和基础,纺织品抗静电的基本原理和方法将围绕着这条主线展开。
2 G3 X  s2 e0 e8 y. ]2 _. f$ u3 L! M一、织物抗静电的基本原理
' Y7 h8 w- N' o6 E0 n织物抗静电的基本原理可以概括为减少静电的产生,加快静电的泄漏,造成使静电能够中和的条件。4 @# ~3 T4 r% q) K1 V3 W
二、影响织物抗静电效果的主要因素0 T2 ?0 R1 t6 p/ L8 A* u
1.比电阻的影响 0 d$ b; T0 u0 f$ Y6 r! u
材料的比电阻是织物抗静电设计中必须要考虑的一个重要因素。材料的比电阻除了和材料本身的种类有着非常密切的关系之外,还受到回潮率的影响,而材料的吸湿性能主要取决于材料的自身结构,以及纤维表面和内部亲水基团的多少及排列情况。因此,只要设法降低材料的比电阻,就能加快静电荷的泄漏,降低其危害。采用导电纤维嵌织和交织的方法,其最终的目的是降低材料的表面电阻,加快电荷的泄漏和中和。根据经验,其表面比电阻和织物抗静电性的关系见下表。: G! q4 n  o* A- L) U. t( X# g3 E
表面比电阻与织物抗静电性的关系
) u3 o$ y9 c& h1 P9 W, l3 U
lgρs
  
  
抗静电性
  
  
lgρs
  
  
抗静电性
  
  
>13
  
  
  
  
10~11
  
  
较好
  
  
12~13
  
  
  
  
<10
  
  
很好
  
  
11~12
  
  
中等
  
  
  
  
[/tr]

8 \& z% C1 I0 z9 C! X3 [
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 楼主| 发表于 2015-8-29 11:10:44 | 显示全部楼层
2.摩擦材料的影响 2 e# U4 M, R5 O4 D
不同材料摩擦,可以产生不同的结果。根据静电摩擦序列,按照柯恩(Coehn)法则,总是序列中前端(介电常数较大者)带正电,后端的(介电常数较小者)带负电,且带电量可按公式估算。! w& Z. M- b/ G
Q=k·(ε-ε
. v& T" d  t' C3 k式中:Q———带电量;
* T" I* Z" i" {, A- E( {; e/ Ok———比例系数;
% U# S' k# [8 l, \3 b! b3 `& y9 Aε,ε———分别是参与摩擦的两种材料的相对介电常数。
' S7 ?2 h- t& h4 `根据公式,材料的选择应考虑材料在静电序列中的位置,达到降低静电的目的。
  C! r" a) g0 U' D5 x4 v8 Z/ w3.摩擦条件的影响 
) x8 n. I3 o# ^& l- C0 u6 m9 Z摩擦次数、摩擦速度、摩擦力对产生的静电都有显著影响,在实际和设计时,应给予考虑和关注。总之,设法降低或削弱摩擦条件,一定程度上可以达到降低静电的危害。- H# f9 u: m) v6 b/ n% s- E
4.环境条件的影响 
6 a* N) @$ e7 L* P' l周围环境的温度和湿度,以及周围的空气中的离子化程度,对静电的产生和泄漏都有显著的影响,在高温、干燥的环境下,静电的产生和积累将更加严重和明显,如在我国的北方,尤其是在冬季时,静电现象非常严重。另外,空气中的离子化程度状态也有影响,如果存在相反极性的电荷,将有利于静电荷的泄漏;如果存在相同极性的电荷,将不利于静电荷的泄漏。因此,使用场合和条件在设计时,应有针对性地加以考虑。  }7 r% u5 K5 n( E( r
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 楼主| 发表于 2015-8-29 11:11:58 | 显示全部楼层
三、织物抗静电的基本方法
4 v% ^; T1 W8 D5 \% g* Q1.表面处理法2 b; o5 k/ _4 ~( F+ C" {/ x
(1)采用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理,提高纤维的吸湿性,从而降低纺织品的比电阻,加快电荷逸散。此类方法的抗静电效果难以长久保存,耐洗涤效果差,且在低湿度条件下不显示抗静电性能。此外,在纺织材料界面上涂敷的抗静电油剂,使材料之间不能充分、直接的摩擦、接触,从而可以减少电荷的转移,即减少静电荷的产生量。0 _+ }: q# M* R7 S, l/ v" ]8 e' Q
(2)使表面活性剂分子疏水端吸附于纤维表面,亲水性基团指向空间,形成极性界面,吸附空气中的水分子,降低纤维或织物的表面比电阻,加速电荷逸散,这是大多数抗静电剂发挥作用的主要方式。
3 G- J! T& U* E7 G/ T& m% x/ B3 K(3)离子化:离子化的抗静电剂本身具有良好的导电性,这种油剂分子在表层水分子的作用下发生电离,显著提高了纤维表面的导电性,同时可通过中和表层电荷的方式消除带电。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性和非耐久性。
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 楼主| 发表于 2015-8-29 11:14:16 | 显示全部楼层
* b0 K6 P1 X, y7 C# I* T/ f
2.化学改性方法 
. _$ |; [$ i' l对成纤高聚物进行共混、共聚合、接枝改性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。这两种方法的共同特点是提高纤维的吸湿性能,加快电荷的散逸。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,可消除加工和使用中的静电问题,但其仍以高湿环境作为电荷散逸的必要条件。* S% W5 h# N- K- [/ ?
3.导电纤维的混纺或嵌织 
. u9 [# r7 O$ n* E; I& L( O导电纤维包括金属纤维、碳纤维、有机导电聚合物纤维等导电均一型导电纤维;在合成纤维外层涂覆炭黑等导电成分的导电质———包覆型导电纤维;炭黑或金属化合物高聚物通过复合纺丝得到的导电物质———复合型导电纤维。导电纤维的应用使纺织品抗静电效果显著、耐久而不受环境湿度的影响,并可应用于防静电工作服等特种功能性纺织品。目前导电纤维的研究开发及应用正成为研究的热点。
5 S9 k1 m6 k# r& `4.静电序列的利用 % V' Z3 N$ M3 o* p* |: e! m: t
利用材料在静电序列位置的不同,进行不同纤维的混纺或交织,可达到降低静电的目的。此种方法,可以有一定作用,但局限性比较强,应用受到限制。7 z& m- _# K& Y' u  N' e7 `2 ?
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