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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
1 m, }& H  M+ z# ]4 J  Q. S/ `3 \
. E. ?8 H. o+ @# W' U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。
+ P' X! B5 c; C+ J5 ?; d+ ?7 g一、织物抗静电的基本原理( L2 T" D/ B7 o6 o3 s
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。- \, q7 U# Q) F
二、影响织物抗静电效果的主要因素1 [% ~4 s  Q& h# _: x
1.比电阻的影响 - S' Z) M% v  ]- a
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。9 O( ~* m6 v2 E% z
表面比电阻与织物抗静电性的关系
, w$ ^# d+ }  O+ @2 r
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]

; \$ l/ u/ x9 J' T% P
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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 ) o* B' A7 U- X& I) r
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。
, F* y; G- Q/ {* M3 UQ=k·(ε-ε! r4 n2 D; g' h
式中:Q———带电量;/ g( l3 _) u" {
k———比例系数;) k, e1 p5 E0 ^" X; p& `# M
ε,ε———分别是参与摩擦的两种材料的相对介电常数。
4 f$ K5 t* Y( x. E. z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。2 \: O) W) i# [# X$ {! I
3.摩擦条件的影响 , _1 Y* d7 A0 P' l# L: D' l
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。2 G9 N$ Q4 v5 S1 E, l( {7 T
4.环境条件的影响 
+ n2 e3 |$ \6 |+ q) ~; j) S) |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。& m( G, d4 [2 @+ o( Z! K) G6 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$ L  P/ r4 _) q8 ~7 i5 ?  n/ F
1.表面处理法
6 Q8 n+ y- q2 v; x& V6 c(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。; X8 o% y$ \5 T* h! a  V
(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。
4 w# H( R' y9 v& Z; V(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

; I2 C8 d" o2 O, Q, O  w1 a* ~2.化学改性方法 
7 @, f9 K: U$ ?1 f* O- V" ?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。
9 z- S8 _# j! s" w, I# H5 [3.导电纤维的混纺或嵌织 
6 }. ]( `5 h- @5 c2 `1 g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。
7 z& x' _$ n! L# f4.静电序列的利用 
3 n( Q; s  I; I- \8 d. Y* Q( F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。
" p9 u% r1 L' u. B" v4 D
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