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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
8 e1 x0 t9 s5 ~$ S
8 T3 q. N3 v- i, e1 y; `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。
9 E; P2 F& T5 j$ u2 P% u( O一、织物抗静电的基本原理% s$ {' w; |) u- \
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。$ P) z4 X) y" ^% P3 ~! G$ v
二、影响织物抗静电效果的主要因素
$ g! D8 v4 i( v0 G" u6 i% U  t4 a1.比电阻的影响 , y' O6 }; L# f# s
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。
; y9 f, p6 w* l/ r0 k, B" f& o1 c# J
表面比电阻与织物抗静电性的关系% @2 ]3 u" h$ P/ }" N2 y0 i
lgρs
  
  
抗静电性
  
  
lgρs
  
  
抗静电性
  
  
>13
  
  
  
  
10~11
  
  
较好
  
  
12~13
  
  
  
  
<10
  
  
很好
  
  
11~12
  
  
中等
  
  
  
  
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* }' Q" y9 e6 V& ]9 }
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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 a; s+ E! F, [2 |1 S- A. t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。
: Q0 D* j" X, m9 @0 M% TQ=k·(ε-ε8 N) {! i' o; [: _2 B
式中:Q———带电量;) w( d2 Z3 u1 s% v6 F0 T
k———比例系数;  p' z) P  T, V. ]/ {
ε,ε———分别是参与摩擦的两种材料的相对介电常数。7 r$ z/ \, p+ U2 V3 R4 h7 x% [
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。1 ~3 M: g5 _' D' P
3.摩擦条件的影响 
- Q. n# z5 r5 R) l5 w8 [  v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。
$ @* C+ a! }  G. ^% l# M  P4.环境条件的影响 * ]- ~( Q7 R- F1 R
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。
' Q0 d" R% Z* J" o+ }- q8 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/ n! t8 P" L2 V
1.表面处理法# R; q0 b. B, Y1 v
(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。
! f8 z9 w/ t. W. l* i6 U  J8 S(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。7 l; G! N0 |  F3 ]  I& m* y1 {4 y
(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

. `  }" @' Z1 V' Q- |) m2.化学改性方法 " r8 B/ w2 _5 |4 W# o# n
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。  S2 h9 n  r, `9 k/ I( m
3.导电纤维的混纺或嵌织 
" t* ?9 Y* }4 |# m% p% \7 [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。/ h% p# O8 D+ z' d! ^2 X
4.静电序列的利用 
- R9 b" f7 z9 q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。
) D$ h& u1 S5 B$ J. i' _
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