抗静电纤维和导电纤维的研究与发展

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代。第一代制备方法是在纤维表面涂覆表面 活性剂类抗静电剂, 这种方法操作简单, 是目 前抗静电纤维生产的主要方法,第二代制备 方法指在形成纤维的基体聚合物中加入表面 活性剂类抗静电剂或高分子永久型抗静电 剂,再熔融纺丝。前者在纤维中有向表面迁 移的倾向, 可补充受损的表面抗静电层, 是一 种半永久性的方法;后者与基体聚合物以共
为原料,再选用一种含氮元素的强极性低分 子无机物或有机物作辅助剂。先将纤维在含 铜离子及辅助剂的混合溶液中浸渍,并将溶 液加热至 <4= 以上, 待纤维被浸渍处理 84 > 34+,$ 后取出,稍加冲洗,此时纤维颜色发 蓝,甚至微黄,可以证实纤维表面已吸附上 (" 。然后将上述纤维放到已预热至 54= 的 硫化剂溶液中 @ 硫化剂是一种还原剂 A , 并继
采用聚苯胺为导电剂, 使之与尼
龙 88 共混纺丝。 导电高分子作为导电剂加入 到纤维中制得的导电纤维与其它导电纤维相 比有其独有的特点。如果导电高分子在纤维 中分散均匀, 容易形成良好的导电通道, 与用 颗粒填料作为导电剂制得的纤维相比有较低 的导电阀值和较高电导率。但是,导电高分 子的稳定性对纤维的导电性能和其它性能具 有较大影响。对以聚苯胺为导电剂的情况而 言,由于聚苯胺的导电性能强烈地依赖于酸 性,因此该纤维的导电性能受酸掺杂程度和 外界环境的影响较大。纤维中导电组份的取 向程度和测试电场对纤维的导电性能也有一 定的影响。东华大学认为,由于聚苯胺本身 的特性,在 9: 值较低的环境中处理该纤维 有利于提高导电性能。增大聚苯胺在纤维中 的用量和增加纤维的后拉伸倍数,均有利于 提高纤维的导电性能。对纤维施加较大的电 场强度,纤维会表现出更高的导电性能。但 随着在纤维上施加稳定电场时间的延长,纤 维的导电性能会稍有下降。杭州蓝孔雀化学 纤维股份有限公司则采用后处理方法制造导 电锦纶 。 他们用尼龙 ; 纤维和尼龙 ;; 纤维
收稿日期: 3443 D 4; D 7> 作者简介: 韩飞, 男, 高级工程师, 现从事 :E 岁, 科技文献调研工作, 已发表论文 24 余篇。
抗静电纤维和导电纤维用途非常广泛, 其中最早的用途是用于地毯,而且也是当前 最大的应用市场。其它方面的应用主要是抗 静电工作服、 除尘工作服、 一般衣料及产业材
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! 抗静电纤维和导电纤维的发 展
34 世纪 54 年代后,日本的各公司如钟 纺、 帝人、 东丽、 可乐丽等公司都进行了导电 纤维系列研究。东丽公司开发出高白度导电 复合纤维;可乐丽公司开发出由炭黑和热塑 性弹性体组成的具有永久导电性能的合成共 轭纤维,还开发了用于军装和工作服的白色 抗静电聚酯长丝纱,用此纱制成的织物不仅 具有优良的抗静电性能,还具有和普通衣料 一样优良的手感,并具有优良的染色性、强 度、 抗洗涤性和耐化学性; 而由 E(E 纤维公司 开发的 F9,G1’9,- 纤维则是一种独特的导电 纤维,其应用非常广泛。这种纤维芯层是聚 酯, 皮层为聚酯和间苯二酸酯的共聚物, 在生 产时, 它是浸渍于炭黑粒中的。 法国纤维制造商 HIJG#G 公司专门开发生 产出一种多功能导电纤维 6 84 7 , 这些产品由尼 龙或聚酯组成, 它们被涂上一薄层硫化铜, 从 而能导电和抗菌, 根据产品的种类, 其电导率 可分别达到 843 > 84D 。并且铜还能阻止细菌 生长。这些纤维和纱线可应用于地毯、飞机 用毡、 工业用非织造布、 过滤介质和防护服等 场合。 国内导电纤维研究起步较晚, 浙江大学、 浙江省冶金研究所与杭州蓝孔雀化纤集团股
料等领域。抗静电除尘工作服在石油、天然 气等危险品工作场地、 半导体、 电子工业、 精 密仪器、 医药卫生等领域, 其用途和市场正在 不断地扩大。
" 抗静电纤维和导电纤维的制 备
"# ! 抗静电纤维的制备 抗静电纤维的制备方法目前已形成三
! 抗静电纤维和导电纤维的区 别和应用
抗静电纤维和导电纤维在比电阻大小方 面有下列区别: 抗静电纤维 : 74 < 74 !・-+ 6>9 2 导电纤维 : 74 < 74: !・ -+
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续加热溶液至沸,纤维的颜色由浅褐色变成 浅绿 @ 最好变成墨绿色 A 。 加热 84 > 34+,$ 后, 取出纤维, 洗净, 烘干。 这时尼龙 ;; 纤维的比 电阻约为 2B 3 C 842 !・-+,尼龙 ; 纤维的比 电阻约为 5B 4 C 843 !・-+。为了进一步提高 纤维的导电能力,可对上述制得的导电锦纶 纤维进行第二次处理,过程步骤同第一次处 理时的一样, 实验的结果是: 尼龙 ;; 纤维的 比电阻约达 3B D C 848!・ -+,尼龙 ; 纤维的 比电阻约达 8B 8 C 848 !・-+。
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第2期 3443 年 5 月
文章编号: 744: D 34:4 F 3443 G 42 D 443= D 4:
抗静电纤维和导电纤维的研究与发展
韩 飞
(湖南省岳阳石油化工总厂研究院,湖南 岳阳 :7:47:)
摘要:介绍了国内外抗静电纤维和导电纤维的制备应用研究概况及其发展现状,预计此 类纤维必将成为差别化纤维在新世纪不可或缺的流行纤维品种。 关键词: 抗静电纤维
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混或共聚的方式存在,在纤维内部形成亲水 “导电通道” 的 , 是一种永久性的方法。第三 代制备方法叫导电纤维法, 是利用碳黑、 金属 或金属氧化物与基体聚合物形成导电纤维。 制造方法有添加导电微粉、无电电镀和配成 涂饰剂。导电纤维法性能稳定, 效果优异, 耐 久性强, 不受气候条件的限制, 是最有发展前 途的方法 6 7 8 。 目前抗静电纤维的主要分类有抗静电涤 纶 、 抗静电腈纶 、 抗静电丙纶 等。
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的流行品种。 参考文献:
H 6 I 赵择卿 < 高分子材料抗静电技术 H J I < 北京: 纺 织工业出版社, 6556< = K 62< H 3 I H 日 I 产业用纤维材料研究会编 < 产业用纤维材 料手册 H L I < 韩家宜, 孙荣奎, 温玉泉译 < 北京: 纺织工业出版社, 65>5< 5= K 643< H 2 I 王雪亮 < 导电纤维的合成 H M I < 合成纤维, 655; , 3> 8 3 9 : 72 K 7:< H 7 I 郭群, 施英德, 董擎之, 等 < 高速纺抗静电聚丙烯 细旦长丝的研制 H M I < 合成纤维工业,3444 ,32 869: 76 K 77< H = I 祝艳敏, 李中和, 沈新元 < 导电涤纶的试制 H M I < 合成纤维工业, 3444 , 32 8 3 9 : 37 K 3:< H : I 刘美华,张正华,郭灿城 < 抗静电聚酰胺纤维制 备方法 H M I < 合成纤维工业, 3443 , 3= 8 3 9 : 75 K =6 , :6< H > I 孙宇清, 郑帼 < 涤纶锦纶用抗静电剂的结构与性 能研究 H M I < 合成纤维工业, 6555 , 33 8 : 9 : 63 K 37< H ; I 许文耐, 邓瑾, 曾桂才 < 差别化腈纶 H M I < 合成纤 维, 655; , 3> 8 = 9 : 74 K 77< H 5 I 张清华, 金惠芬 < 聚苯胺 N ?C66 共混导电纤维的 研制 H M I < 合成纤维, 3446 , 24 8 2 9 : 33 K 37< H 64 I OPBQ#Q: 新型导电纤维 H M I < 沈云译 < 国际纺织导 报, 3446 8 7 9 : =>< H 66 I J< R#$ ?#1ST< 聚丙烯纤维技术的最新发展 H M I < 陈文波译 < 国外纺织技术, 6555 8 > 9 : 6 K 3<
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工, 并且生产设备投资大、 效率低、 成本高; 第 三种方法工艺简单且对纤维的物理性能影响 不大, 导电性能好, 但导电耐久性较差。 导电锦纶:导电锦纶的制造方法之一是 用导电性高分子直接纺丝,即用添加了导电 微粉的或具有导电性能的聚合物与尼龙共混 纺丝,从而制得各种截面的导电锦纶纤维。 东华大学
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份有限公司开发了一种镀复合导电涤纶,它 用普通 ?@A 作为基体,在其表面镀上一层聚 丙烯腈,再在聚丙烯腈上镀复导电的 ("3 B, 制得具有与普通 ?@A 基本相同物理性能的 导电纤维,该纤维的导电性能是具有耐久性 的 , 由 其 纺 成 的 2; 支 纱 的 比 电 阻 可 小 于 644!・ -+;另外还有中国纺大、北京服装学 院、中国纺科院等都进行了抗静电涤纶的研 究和开发, 但未形成规模生产。 东丽公司将导电性聚合物与 ?CD 共混 纺丝,制得了比电阻为 >< 2 E 64:!・-+ 的抗 静电腈纶。日本三菱人造丝公司采用皮芯复 合型纺制了导电腈纶“B"F*1 @.*G",.” ,其内 层是混入高比例白色导电微粒的聚丙烯腈聚 合体,外层是 ?CD 聚合体,它具有导电性优 良、 永久性抗静电、 用途广泛等特点。 国内有中国纺织大学、华东理工大学等 单位于 34 世纪 ;4 年代初开始研究添加型抗 静电腈纶, 山西榆次化纤厂曾批量生产, 中国 纺大还用导入金属盐和聚吡咯的方法制得了 导电腈纶。北京服装学院在 34 世纪 ;4 年代 初已经开发成功并已形成一定生产规模,山 东合纤所与华南理工大学采用共混技术,成 功研制了抗静电丙纶
抗静电涤纶: 由于聚酯分子排列紧密, 保 水性差, 织物在穿着过程中, 因摩擦而产生静 电荷积累, 导致织物带电, 且带电织物还会贴 附人体, 影响穿着舒适性, 易吸附尘埃造成沾 污。因而各国纤维公司对涤纶纤维抗静电的 研究也很多, 一般采用两种方法:< = > 用导电 < 3 > 采用复合纺 粉末材料与高分子共混纺丝; 丝技术,使复合纤维中的某一组份因掺入导 电材料而带有导电或抗静电功能。通常采用 的导电材料为无机金属化合物或碳黑等。 抗静电腈纶: 抗静电腈纶可被用作医药、 食品、 电子、 日用化工、 计算机、 精密机械等工 业领域的无绒毛防尘工作服; 也可用作炼油、 石油、 冶炼、 涂料制造工业的防爆工作服; 还 可用作医院、 轮船、 车辆等防静电起火的装饰 织物及通讯、 输电等防静电干扰织物; 在日常 生活中则可用作内衣、裙子和服装衬里等。 制备长效或永久性抗静电腈纶,一般采用在 聚合体中引入亲水基团以提高吸湿性、用少 量导电物质 < 碳黑或金属氧化物 > 与聚丙烯腈 原液共混纺丝、 用铜盐溶液处理纤维表面、 用 导电物对湿法纺丝干燥致密化前的凝胶状态 纤维进行浸渍处理等方法制备。 抗静电丙纶:由于聚丙烯纤维本身无极 性 基 团 , 不 吸 水 , 它 的 表 面 电 阻 为 7? @ A =4=7 !,介电常数为 3 ,因此丙纶在加工过程 中易带静电而影响加工的顺利进行,并且在 穿着过程中也易产生静电,影响穿着的美观
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性和舒适性。对丙纶进行抗静电改性一般采 用三种方法: 一种是与导电纤维混纺, 一种是 加抗静电剂共混纺丝,还有一种是对纤维和 织物进行表面处理。从加工工艺、 成本、 效果 综合考虑,在实际应用中较多采用第二种方 法。抗静电剂一般是与分散剂及载体共混而 加工成母粒, 只要在纺丝中混合均匀, 就不但 不会影响纺丝,还能在一定程度上改善熔体 的流变性。如此制造的抗静电丙纶纤维,其 比电阻可达 =49 !・-+ 以内。 !" ! 导电纤维的制备 导电纤维的制造方法有 ; 种: < = > 混纺 法,即将金属纤维与普通纤维混纺;< 3 掺杂 法,即将导电性物质与普通成纤物质掺杂在 < 2 > 直接纺丝法, 一起纺丝, 得到导电纤维; 即 用导电性高分子进行直接纺丝; < ; > 后处理 法, 主要是在普通纤维表面进行化学反应, 使 导电性高分子吸附在纤维表面,使普通纤维 具有导电性能 6 2 8 。 导电纤维就是利用导电成分赋予纤维导 电的性能,这里所用的导电成分也主要有 ; 种: 即金属物质、 炭黑、 导电型金属化合物、 高 分子导电材料。 目前导电纤维的主要分类有导电涤纶 6 @ 8 、 导电锦纶 6 5 8 等。 导电涤纶:目前制取导电涤纶的方法主 要有三种:< = > 把导电微粒混入纺丝熔体中, 通过复合纺丝制成皮芯结构或海岛结构的导 电涤纶。 < 3 > 在涤纶表面用物理或化学方法 使纤维组织表面形成金属镀层,这样可制得 比 电 阻 在 =4 B 3 ! ・ -+ 以 下 的 导 电 涤 纶 纤 维。 < 2 > 用化学方法在纤维表面形成半导体 薄层。目前普遍认为,第一种方法制得的涤 纶导电耐久性十分优良,但复合纺丝工艺复 杂, 成本较高; 第二种方法制得的涤纶由于形 成金属镀层而使手感粗硬,难以进行纺织加
A
导电纤维
差wk.baidu.com化纤维
中图分类号: ?@2:3 B =2
文献标识码: C
合成纤维是高分子材料,一般都具有优 越的电绝缘性能。但电绝缘性能越高,电阻 就越大,越容易产生很高的静电。而静电高 了一有机会就会放电,静电放电在特定场合 又会引起爆炸和火灾,还会引起电击灾难。 因此,纤维制品在某些应用方面就有必要采 用抗静电纤维来消除静电电荷 6 78 3 9 8 但随着使 用领域的推广和扩大,各种应用环境又对纤 维的抗静电性能提出了更高的要求,于是又 出现了导电纤维 6 2 9 。
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