抗静电织物的开发与应用

抗静电织物的开发与应用内容摘要：纺织品在生产加工和使用过程中,因相互摩擦或与其他材料摩擦时会产生静电。

静电不仅导致纺织加工困难,如：加工时纤维缠绕机件、纱线发毛不能集束、织造时经纱开口不清,而且在纺织品的使用过程中容易吸尘沾污,服装纠缠人体产生粘附不适感；并对人体有害,如使血液pH值升高,血液中钙含量下降,尿夜中钙含量增加,血糖升高,维生素C含量下降。

静电严重者还可能引起火灾、爆炸等灾害。

因此,抗静电织物的开发是十分重要的课题。

本文阐述了多种抗静电纤维及抗静电织物的加工方法和性能特点,重点介绍了导电纤维和抗静电整理织物产品的开发及应用。

关键词语：抗静电织物导电纤维应用抗静电整理正文内容：第一章、静电产生的原理与危害1.1、纺织品静电现象及产生原理产生静电的机理有多种解释，纺织材料静电主要是由于表面间的相互摩擦产生的。

纺织材料是电的不良导体，具有很高的比电阻。

纤维及其制品在生产加工和使用过程中，由于受摩擦、牵伸、压缩、剥离及电场感应和热风干燥等因素的作用而易于产生静电。

特别是随着合成纤维在纺织上生产和应用的来越多，这些高分子聚合物所固有的高绝缘性和憎水性，使之极易产生、积累静电。

1.2、静电的危害与常规的电能量相比，静电的能量虽然小，但是却具有高电位、强电场的特点，所以导致纺织品在使用的过程中影响服用性能甚至产生危害。

1.2.1、静电的力学效应所造成的危害：由于静电吸附力或排斥力（取决于两个物体带电荷的性质）的作用，会造成生产困难，如在化纤纺丝过程中，易造成丝的飘动、黏结、纠缠；在纺纱过程中，造成纤维堵缠设备机件、成型不良、飞花增多；在织造过程中，静电引起毛羽的相互纠缠，造成织疵等；在服用过程中，纯棉织物与纯涤纶织物的摩擦、涤纶织物与腈纶毛衣的摩擦及衣服与人体皮肤的摩擦等所带电压可达数千甚至数万伏，特别是在相对湿度较低的秋冬季节干燥环境中，加上空调环境的作用，会产生静电感应甚至产生静电火花。

因此在服装与服装、服装与人体之间容易产生排斥、纠缠、吸尘、贴肤、刺痛等静电障碍，影响服装的服用性、舒适性与外观美。

1.2.2、静电的放电效应所造成的危害：静电放电会使回路瞬间通过数安培的大电流而使空气电离、击穿、发光，从而引起易燃、易爆气体和粉尘等的燃烧、爆炸、引起重大的事故。

如工作服带有静电容易引起生产障碍，甚至产生爆炸、灾害。

如石油、化工、纺织、煤气、橡胶、军工、医疗、食品加工等行业的气体、纤维絮、粉尘的引火与爆炸。

1.2.3、高压静电场造成的危害：静电荷在物体上的积累会使物体具有高电压，甚至可达到几万伏，远高于半导体器件的击穿电压，损坏集成电路，在高技术领域造成极大的损失，如电力、电子、通讯、胶片、情报等行业的电子仪表误动、集成电路玷污、电子元件击穿、电击、静电感应、绝缘破坏、产品质量低劣、生产效率降低甚至人身安全受到威胁。

第二章、纺织静电的产生与防止2.1、静电的产生物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。

在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。

但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。

(如图所示)造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。

当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。

若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。

所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。

通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。

所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。

纤维与纤维或纤维与其他固体摩擦，都会产生静电。

但不同的纤维织物表现出不同的带电现象，这主要是由于各种纤维的表面电阻不同，产生静电荷以后的静电排放不同造成的。

纺织材料通常是电的绝缘材料，比电阻很高，吸湿性较差的涤纶、腈纶等合成纤维在一般大气条件下，质量比电阻高达10 13Ω˙g/cm2在加工织物和服装穿着过程中，尤其在比较干燥的环境中，由于各种条件摩擦产生静电，使纤维带电。

表1：几种纤维的表面电阻与半衰期2.2 纺织品抗静电的机理绝缘体表面的静电可以通过三条途径消失：①、通过空气( 雾气) 消失；②、沿着表面消失；③、通过绝缘体体内消失。

通过空气消除静电，主要依靠空气中相反符号的带电粒子飞来与绝缘体表面的静电中和或让带电粒子获得动能而飞散。

利用尖端放电原理，制成高压电晕式静电消除器，已在化纤生产中有应用。

静电沿绝缘体表面消失的速度取决于绝缘体表面电阻率的大小。

提高空气的湿度，可以在亲水性绝缘体表面形成连续的水膜，加上空气中的C O 。

和其他杂质的溶解，而大大提高表面导电性。

进一步的方法是使用抗静电剂，主要是离子或非离子型的表面活性剂。

静电通过绝缘体体内的泄漏速度，主要取决于绝缘体的电阻率的大小，一般说来，当聚合物电阻率小于 l O Q ·m时，产生静电荷会很快泄漏掉。

为了提高聚合物的体积导电率，最方便的方法是添加碳黑、金属粉末或导电纤维。

纤维高分子材料理论上是比绝缘体，但实际纤维的导电性比理论估计值要高，原因在于纤维不是纯高分子物质，其中含有水分、杂质等低分子物质，即纤维导电主要取决于纤维中的附属物，其次与纤维分子本身的导电性以及外界条件的作用有关。

在表面易电离物质导电性较高以及水汽分压较大的情况下，纤维的导电性会大大提高。

2.3防止静电的方法静电带给人们很多的不便和危害，因而防止静电的产生是人们努力研究和解决的课题。

防止静电的方法很多，但其作用原理主要是以下两点：①、防止产生静电；②、导去产生的静电。

表2：防止静电的方法：总的来说，纺织品的抗静电加工方法通常有：①、加湿。

增加车间的相对湿度，降低纤维材料静电的产生，加快静电的逸散速度，这是一种最常用且廉价的方法，但是并不是所有的纤维都有用，对于一些吸湿性差的纤维，可能作用不大，搞不好还会产生反作用，使纺织品加工不能顺利的进行。

②、加表面活性剂。

所用的表面活性剂本身就有提高润滑、减少摩擦、增加吸湿的力，甚至具有抗静电的能力，所以，此类表面活性剂也被称为抗静电剂。

加表面活性剂的方法特别适合化纤和羊毛的静电消除，也是目前最常用的方法之一。

但是它也与加湿一样，只为保证加工的顺利进行，对产品的使用作用不大。

③、改善机件/的摩擦和导电。

通过改进机件的材料和结构，减少摩擦和静电的产生，并加速静电的导走。

④、不同原料合理搭配。

通过选配合适的材料及混纺或交织，使产品在使用过程中彼此中和产生的静电。

如锦纶与皮革摩擦会产生+3800V的静电压，而涤纶与皮革摩擦后会产生-1400V的静电压，两者混合后（锦/涤 40/60）静电压很低，难以察觉。

因此配合产生的化纤地毯达到了比较好的抗静电效果。

⑤、采用抗静电纤维。

这种方法不但治标而且治本，不仅能使生产顺利进行，穿着使用也十分另人满意。

但是永久抗静电纤维的加工比较困难，现在较常见的方法是混入或织入金属纤维。

随着金属纤维使用量的增加，虽然抗静电性能有所改善，甚至电磁屏蔽效果也有很大的提高，但织物的造价上升，手感下降，保暖能力减弱。

因此，最好的方法是设计制造出满意的抗静电纤维，人们正在不断的为此而努力。

第三章、抗静电纺织品的设计与开发抗静电纺织品从纤维的生产方式上大体可以分为表面整理活性剂整理型、纤维化学改性型、应用导电纤维三种。

3.1、表面整理活性剂整理型抗静电纺织品表面整理活性剂整理型抗静电纺织品从其耐久性上又有非耐久性抗静电整理和耐久性抗静电整理之分。

前者操作简单，经济有效，但不耐水洗；后者较耐水洗。

但是两者存在的最大问题为此类纺织品的抗静电效果与周围环境湿度有密切的关系，当环境湿度不同时，其抗静电效果差异很大，甚至没有什么抗静电的效果。

此外，抗静电剂还需要满足以下要求：①、不影响织物的原有风格，不存在再玷污等问题；②、对其他树脂具有良好的相容性，不影响树脂的整理的效果。

③、用量少，效果好，与其他助剂拼用时不相互影响；④、不降低染色织物的各项牢度；⑤、无泡沫或低泡性；⑥、不腐蚀加工机械；⑦、无臭味，对人体皮肤无刺激、无伤害。

3.1.1、非耐久性抗静电整理剂整理的纺织品传统的或早期的抗静电织物，仅仅是对纤维或织物的表面进行抗静电整理。

所用的表面抗静电剂，主要是表面活性剂，它在纤维表面形成一层薄膜，一方面可以降低纤维的摩擦系数，使静电产生减少；另一方面可以增加纤维表面的吸湿性，降低纤维的表面电阻，使已经产生的静电易于逸散，缩短电荷的半衰期，从而达到抗静电的目的。

然而这种方法的抗静电作用，只有当空气中的相对湿度足够大时，纤维表面附着的表面活性剂才能发挥充分的作用；并且，这种方法的抗静电作用难以维持，随着时间的延续和洗涤的次数增加，附着在纤维表面的抗静电剂逐渐消失，随之失去了抗静电性能。

这种抗静电织物不适用与对抗静电性能要求高的石油、煤炭、电子、通讯、医疗等行业。

非耐久性抗静电剂的整理效果虽然耐久性较差，但是整理剂挥发性低，毒性小，而且织物不易泛黄，腐蚀性小，纤维纺丝和纺织用油剂多用非耐久抗静电剂。

地毯等装饰物应用的抗静电剂主要为非耐久性阳离子型抗静电剂。

下表列出了涤纶、腈纶织物经非耐久性抗静电剂处理前后在不同湿度下的表面电阻值。

表3：不同相对湿度下的表面电阻值由此表可以看出来，涤纶、腈纶织物经抗静电剂处理后，表面电阻值都有下降，因而有抗静电效果，但在不同相对湿度下其表面电阻只值不同，当相对湿度较大时，抗静电效果较好；当相对湿度较小时，抗静电效果并不明显。

随着洗涤次数的增加，这种抗静电纺织品纤维表面的抗静电剂逐渐消失，抗静电性能即消失。

3.1.2、耐久性抗静电整理剂整理的纺织品耐久性抗静电整理剂是含有离子性和吸湿性基团的高分子化合物或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。

整理剂的吸湿性越高，导电能力越强，耐洗性降低，所以应该使整理剂保持适当的吸湿性，降低其在水中的溶涨和溶解能力。

耐久性抗静电整理剂也分为阳离子型、阴离子型和非离子型化合物，在生产中应用较广泛的是阳离子型和非离子型整理剂。

聚环氧乙烷与聚对苯二甲酸乙二酯的嵌段共聚物是聚酯纤维织物应用较多的抗静电和易去污整理剂。

聚合物分子结构中含有聚氧乙烯醚键，可在聚酯纤维表面形成连续性的亲水薄膜，富有吸湿性，减少静电现象。