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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 5 @& n9 |$ l: T7 H5 z, G
* X$ p2 J5 J; V2 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。
1 A, L- H9 y$ \* l) ]9 _一、织物抗静电的基本原理
6 g. H$ |) p% m2 }, \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。  U8 m" w0 h! ]0 O/ q# T8 \
二、影响织物抗静电效果的主要因素! M% q% x, i  _0 o/ X1 x" P, m
1.比电阻的影响 
& h( Q9 T4 ^5 z  B- |/ h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。
5 H# M: S6 X2 h( Y8 z8 }9 [) K
表面比电阻与织物抗静电性的关系3 j6 a, `/ j, T9 `6 w2 E( g
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]
+ d" n7 c- i4 [* V) o  z* V* N
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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 
' H8 s+ V5 d) x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。
3 ?; A6 o5 l6 f% P1 C/ DQ=k·(ε-ε( ]5 z: K# e" G
式中:Q———带电量;
, |* v% u; \9 }# a% d/ Xk———比例系数;
9 G$ m0 r9 O' {/ F. X* j' Oε,ε———分别是参与摩擦的两种材料的相对介电常数。
  Z8 A" w! S/ R! V( z* O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。" L( Y. n  u- c
3.摩擦条件的影响 
, a/ Y' x+ k$ f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。
' m0 x* b2 f5 q2 U0 n+ G+ r4.环境条件的影响 
' ^6 z" |1 {# c% [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。4 P8 ~0 b6 ~/ |# o
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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
" ~; C$ }9 x- v9 u1.表面处理法2 Y1 a8 Y6 T" w# k$ j6 g4 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。
' l$ A+ T7 t  J6 f8 d9 c(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。
; w9 [( k: u# f(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

: T5 N! b6 ]9 m3 ?1 }. M! d: O2.化学改性方法 9 X3 v: o& p; v) h5 [' K0 T  G
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。3 x" `: ^! k+ N% @6 l9 s+ I1 U
3.导电纤维的混纺或嵌织 ( E2 \+ j6 @' Q2 M6 ?
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。
- Z2 K7 [9 b& {$ p+ ?. |/ w4.静电序列的利用 
; J0 L* C9 _" w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。( L  a# X' r3 F4 ?# p
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