介绍防静电纺织品的有关知识

 

人们经过不断的研究与实践,开发了用各种改善和消除织物上静电的方法,因而各种抗静电织物的也就应运而生了...





  1. 静电对人们生活和健康的危害:
从医学上来说,它的危害更不可小看,根据试验证明静电对人体的危害有如下几点:

(1)静电会吸附空气中的灰尘、花粉等脏东西,刺激皮肤,改变皮肤的酸碱值(pH值),进而引发过敏、骚痒等皮肤疾病。

(2)静电会影响人的新陈代谢平衡,从而影响人体的自律神经平衡,造成头晕及性情急躁等不良现象。

(3)静电会消耗体内的热能,加速体力的流失。

(4)引起人体钙质的流失,会让人容易性情急躁及产生疲倦感。

(5)造成体内血糖的增加,加剧人体热能的消耗。

(6)还可造成维他命C的严重流失,让人容易产生精神紧张及忧郁等症状。

这些危害虽然有一些悚然听闻,但我们还是应当引起足够的重视。尤其对于纺织品来说,因为服装等纺织品与人们的日常生活息息相关。所以研究和开发抗静电纺织品显得尤为迫切和重要,其实各行各业也都在为尽量减少静电的危害做着努力。

各种纺织制品在相互接触和摩擦中,都有静电现象产生,但不同纤维表现出不同的静电现象,棉、羊毛等天然纤维在加工和服用中几乎不会感到有带电现象,而涤纶、腈纶等合成纤维在服用中表现出较强带电现象。但近些年来合成纤维由于其某些优于天然纤维的特性(如高产、高强、耐磨、高弹、价底等)而不断发展并且其使用范围也迅速扩展,合成纤维已应用到了人们生活的各个方面,因而静电问题也就越来越突显出来,为解决这种矛盾,改善合成纤维在生产和服用中的不利因素,使其向着人们需求的环保生态、健康舒适的方向发展,人们经过不断的研究与实践,开发了用各种改善和消除织物上静电的方法,因而各种抗静电织物的也就应运而生了。

2.防止静电的方法

静电带给人们太多的不便和危害,因而尽量去防止静电的产生是我们应努力研究和解决的课题。防止静电的方法有多方面 ,但其作用原理无非是以下两点:①防止静电的产生;②导去产生的电荷
从20世纪50年代后期,国外就已经开始纺织品防静电技术的研究了。从纺织角度来说抗静电的方法主要有两方面。一方面是减少摩擦或减低摩擦程度,以控制电荷的产生;另一方面,是减低纤维的电阻率,提高纤维的导电性能,以加快电荷的泄露。在加工和使用中避免摩擦是不可能的,因而要获得良好的抗静电效果,提高材质的导电性能才是应该采取和研究的有效方式。

水具有相当高的导电能力,所以只要吸收少量的水,就能明显提高聚合物材料的导电性。水也能为电荷提供转移介质,促进离子向相反的电极移动。天然纤维和合成纤维都为电的绝缘体,但是天然纤维如棉、羊毛和蚕丝等都为亲水性纤维,因为它们都是由能和水形成大量氢键的聚合物组成。它们能够从周围的环境中吸收一定的水分,从而降低纺织品的电阻率、加快电荷移散,因而静电积累的少。而涤纶、腈纶等合成纤维为疏水性纤维,其吸湿性很差,很难通过水的加入而减少静电的存在。

总的来说纺织品的防静电加工方法通常有:①织物用抗静电整理剂整理;②以提高织物吸湿性为目的的纤维接枝改性、亲水性纤维的混纺和交织;③混纺或嵌织导电纤维。

3. 抗静电纺织品

抗静电纺织品从其纤维的生产方式上大体分为表面整理剂整理型、纤维化学改性型、应用导电纤维型三种。
(1)表面整理剂整理型抗静电纺织品

表面整理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效果。

(2)纤维改性型抗静电纺织品

所谓纤维改性型抗静电纺织品即是通过化学整理剂对纤维分子进行共混、共聚合和接枝改性整理,改变原分子结构,达到抗静电效果。由这种纤维加工而成的纺织品具有耐久的抗静电性能。

(3)应用导电纤维型抗静电纺织品

为了使织物具有耐久的和适应各种环境的抗静电性能,不再以依靠水来达到传导电荷的方式防止静电。

导电纤维现有品种类型主要有:金属纤维(包括不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维等)、碳纤维和有机导电纤维。有机导电纤维又包括普通纺织纤维镀金属;普通纺织纤维镀碳;碳黑、石墨、金属或金属氧化物等导电性物质与普通高聚物共混或复合纺丝制成的导电纤维;导电高分子直接纺丝制成的有机导电纤维。这些导电纤维从其结构可分为导电成分均一型、导电成分被覆型、导电成分复合型三类。

4. 纳米科技与纳米材料在抗静电纺织品上的应用

纳米科技与纳米材料的发展,为抗静电产品的开发提供了新的途径与思路。纳米材料特殊的导电、电磁性能,超强的吸收性和宽频带性,为导电吸波织物的研究开发创造了新条件。如利用纳米技术生产导电纤维,日本已研制出了纳米级的导电纤维,仅有一个分子粗细,将其混入普通纤维中,可取得良好的防护和抗静电作用,又不会影响织物原有的手感外观,而且可将织物做得既轻又薄。
另外,利用纳米技术开发导电胶和导电涂料,对织物进行表面处理,或在纺丝过程中加入纳米金属粉体使纤维具有导电性。 如涤纶用抗静电剂——纳米锑掺杂二氧化锡(ATO)整理剂中,选用合理的的稳定分散剂,使粒子呈单分散状态,用该抗静电整理剂处理涤纶织物,织物表面电阻从未处理的>1012Ω的数量级降低到<1010Ω的数量级,洗涤50次,抗静电效果基本不变。

随着纳米技术的不断开发与完善,更多的纳米技术将会应用到纺织行业中来,更先进更完美的纳米抗静电纺织品将真正应用到人们日常生活中。

5.静电纺织品测试方法

为研究如何克服纺织材料的静电现象,正确评价抗静电纺织品的抗静电性能,必须采取和规定相关的静电性能的测试方法和标准。纺织材料静电性能的测试方法和仪器有很多,按GB/T12703-1991《纺织品静电测试方法》提供了6种测试方法:
(1)A法(半衰期法)

用+10kV高压对置于旋转金属平台上的试样放电30s,测感应电压的半衰期(s)。FZ/T01042-1996 《纺织材料 静电性能 静电压半衰期的测定与之完全相同。此法可用于评价织物的静电衰减特性,但含导电纤维的试样在接地金属平台上的接触状态无法控制,导电纤维与平台接触良好时电荷快速泄漏,而接触不良时其衰减速率与普通纺织品类似,同一试样在不同放置条件下得出的测试结果差异极大,故不适合于含导电纤维织物的评价。

(2)B法(摩擦带电电压法)

试样(4块,2经、2纬,尺寸4cm×8cm)夹置于转鼓上,转鼓以400r/min的转速与标准布(锦纶或丙纶)摩擦,测试1min内试样带电电压的最大值(V)。除了磨料规格、试样数等梢有差别外,FZ/T01061-1999《织物摩擦起电电压测定方法》与之相同。此法因试样的尺寸过小,对嵌织导电纤维的织物而言,导电纤维的分布会随取样位置的不同而产生很大差异,故也不适合于含导电纤维纺织品的抗静电性能测试评价。

(3)C法(电荷面密度法)

试样在规定条件下以特定的方式与锦纶标准布摩擦后用法拉第筒测得电荷量,据试样尺寸求得电荷面密度(μC/m2)。除在摩擦布规格、试样预处理、摩擦棒直径、摩擦次数等方面略有变化外,FZ/T014060-1999《织物摩擦带电电荷密度测定方法》与之相同。电荷面密度法适合于评价各种织物,但测试结果与试样的吸灰程度有较密切的相关性。由于试样与标准布间的摩擦起电是人工操作实现的,故测试条件的一致性、测试结果的准确性和重演性易受操作手法的影响。

(4)D法(脱衣时衣物带电量法)

按特定方式将工作服与化纤内衣摩擦后脱下,投入法拉第筒,求得带电量(μC/件)。此法的测试对象限于服装,且内衣材质未作规定,摩擦手法难以一致,所得测试结果偏差教大,缺乏可比性。

(5)E法(工作服摩擦带电量法)

用内衬锦纶或丙纶标准布的滚筒烘干装置(45r/min)对工作服试样摩擦起电15min,投入法拉第筒测得工作服带电(μC/件)。此法与“防静电工作服”产品标准GB/T12014-1989所规定的电荷量色量方法基本一致,适合于服装的摩擦带电量测试。其技术实质与C法(电荷面密度法)一致。

(6)F法(极间等效电阻法)

织物试样与接地导电胶板良好接触,按规定间距和压力将专门的电极夹持于试样,经短路放电后施加电压,据电流值求得极间等效电阻。含导电纤维织物与导电胶板接触时会引起导电纤维暴露的局部区域之间的短路,难以测得真实的等效电阻。FZ/T 01044-1996 《纺织材料 静电性能 纤维泄露电阻的测定》等电阻类测试方法主要检测对象为纤维。

比较现有纺织工业国家标准和行业标准的各种静电测试方法,电荷面密度法是测试含有导电纤维织物抗静电性能的最适宜的方法,其他方法由于测试条件、测试方式、测试相关材料的使用等方面未做严格的统一,影响了测试数据的准确和严密性,但却从多方面反映了织物在多种条件和状态下的静电特征。因此各种指标的集合就是全面描述抗静电织物抗静电性能的总体评价。

作者

--王兴福


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