紡織品抗靜電整理

1、 抗靜電、導(dǎo)電纖維及紡織品 所謂靜電，就是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷或者說 不流動(dòng)的電荷（流動(dòng)的電荷就形成了電流）。當(dāng)電荷 聚集在某個(gè)物體上或表面時(shí)就形成了靜電，而電荷分 為正電荷和負(fù)電荷兩種，也就是說靜電現(xiàn)象也分為兩 種即正靜電和負(fù)靜電。 物質(zhì)分子 原子 ？ 一、靜電的危害一、靜電的危害 普通化學(xué)纖維的比電阻一般大于普通化學(xué)纖維的比電阻一般大于101014 14 cm cm 。 在穿著過程中，衣服與人體皮膚等摩擦所在穿著過程中，衣服與人體皮膚等摩擦所 帶電壓可達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬伏。帶電壓可達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬伏。 在某種條件下，靜電放電的小火花在某種條件下，靜電放電的小火花 帶電體分類帶電體分類 表面電阻

2、表面電阻R（） 非帶電體非帶電體 108以下以下 低帶電體低帶電體 108 1011 帶電體帶電體 1011 1013 高帶電體高帶電體 1013 1015 超高帶電體超高帶電體 1015以上以上 （1）影響服裝的穿著性能 織物與織物、織物與皮膚、織物與污物、刺癢感、電擊不適感 （2）引發(fā)意外事故 汽油桶、醫(yī)院的乙醚麻醉室、工廠粉塵、使降落傘打不開 （3）影響人體健康 血壓升高、鈣流失、皮膚過敏 （4）影響紡紗織造產(chǎn)品質(zhì)量 影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量 （5）影響染整加工過程 易發(fā)生于哪些工序？ 輕薄織物吸附于導(dǎo)布輥，操作工易遭電擊，影響產(chǎn)品質(zhì)量 當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，物體表面的自由電子可通過 相互接觸

3、的物體界面相互不斷流通。對(duì)電子的優(yōu)良導(dǎo)體來 說，當(dāng)兩物體分離時(shí)，多余的電子就通過連接點(diǎn)逸散而消 失；而對(duì)電子的不良導(dǎo)體來說，則電子逸散力低，電荷難 以逸散消失而聚集積累產(chǎn)生靜電。 靜電的產(chǎn)生機(jī)理靜電的產(chǎn)生機(jī)理(雙電層分離理論雙電層分離理論) 部分部分纖維材料纖維材料與與金屬材料金屬材料摩擦?xí)r所產(chǎn)生的帶電序列：摩擦?xí)r所產(chǎn)生的帶電序列： 羊毛羊毛 錦綸錦綸 粘膠纖維粘膠纖維 棉棉 絲絲 麻麻 醋酯纖維醋酯纖維 維綸維綸 滌綸滌綸 腈綸腈綸 氯綸氯綸 丙綸丙綸 乙綸乙綸 氟綸氟綸 前后兩種纖維材料相互摩擦?xí)r，前者帶正 電荷，后者帶負(fù)電荷。 +- 什么季節(jié)衣服容易產(chǎn)生靜電？什么面料易 起靜電？ 各種紡

4、織纖維材料在相互摩擦和接觸中，雖然都能產(chǎn)生電荷，且 形成的最大帶電量接近相等，但不同纖維卻表現(xiàn)出不同的靜電現(xiàn)象但不同纖維卻表現(xiàn)出不同的靜電現(xiàn)象，因 而產(chǎn)生不同的靜電能力。例如，棉、羊毛、蠶絲織物在加工和服用中幾 乎不會(huì)感到有帶電現(xiàn)象；滌綸、腈綸等合成纖維在服用中表現(xiàn)出較強(qiáng)的 電擊和靜電火花及靜電沾污現(xiàn)象。這主要是由于各種纖維的表面電阻有這主要是由于各種纖維的表面電阻有 大小，產(chǎn)生靜電荷以后的靜電排放差異較大。大小，產(chǎn)生靜電荷以后的靜電排放差異較大。 由于水具有相當(dāng)高的導(dǎo)電性，所以只要吸收少量的水就能明顯地改 善聚合物材料的導(dǎo)電性。纖維材料的電阻和吸濕率關(guān)系很大，即表現(xiàn)為 隨著纖維的回潮率的增加

5、，表面電荷降低。若增加滌綸的吸濕性，必定 導(dǎo)致其導(dǎo)電性的劇增，從而使積累和產(chǎn)生的電荷迅速逸散，抑制靜電產(chǎn) 生。提高纖維材料的吸濕能力，改善導(dǎo)電性能，減少靜電現(xiàn)象。提高纖維材料的吸濕能力，改善導(dǎo)電性能，減少靜電現(xiàn)象。一般來 說，纖維吸濕性越好，導(dǎo)電性越強(qiáng)；纖維吸濕性越差，導(dǎo)電性越弱。此 外，若在纖維中導(dǎo)入導(dǎo)電性纖維或物質(zhì)，則其導(dǎo)電性同樣提高，抑制靜 電產(chǎn)生。 1、分子組成和原子結(jié)構(gòu) （供電子、受電子能力強(qiáng) 弱） NH2 OH COOH OCH3 OC2H5 COOCH3 Cl 2、環(huán)境條件 （濕度、溫度） 3、摩擦狀態(tài) 三、靜電的消除三、靜電的消除 （一）紡織材料抗靜電原理（一）紡織材料抗靜電原

6、理 靜電產(chǎn)生的兩種方式靜電產(chǎn)生的兩種方式 接觸產(chǎn)生接觸產(chǎn)生 靜電誘導(dǎo)產(chǎn)生靜電誘導(dǎo)產(chǎn)生 本質(zhì)均為電荷轉(zhuǎn)移本質(zhì)均為電荷轉(zhuǎn)移 因此，抗靜電就是指抗靜電織物能夠?qū)㈦姾赊D(zhuǎn)移效應(yīng)減到最小，防因此，抗靜電就是指抗靜電織物能夠?qū)㈦姾赊D(zhuǎn)移效應(yīng)減到最小，防 止靜電的聚集，止靜電的聚集，減少與制品的摩擦或接觸減少與制品的摩擦或接觸，從而達(dá)到抗靜電的目的。，從而達(dá)到抗靜電的目的。 ？ （二）抗靜電常用方法（二）抗靜電常用方法 1、提高纖維親水性、提高纖維親水性 2、電荷中和法、電荷中和法 （不同材料、不同電荷的整理劑）（不同材料、不同電荷的整理劑） 3、靜電逸散法、靜電逸散法 （類似避雷針、導(dǎo)走電荷）（類似避雷針、導(dǎo)

7、走電荷） 四、抗靜電紡織品四、抗靜電紡織品 （一）抗靜電整理劑整理（一）抗靜電整理劑整理 常用的抗靜電整理方法是在織物上添加抗靜電劑，也就是將親 水性物質(zhì)施加于纖維表面，以提高織物的親水性，賦予織物吸濕性， 使其導(dǎo)電性增加，從而防止帶電，屬暫時(shí)性抗靜電整理。很多化合 物都具有抗靜電作用，最簡(jiǎn)單的如甘油、三乙醇胺等吸濕劑，以及 吸濕性較強(qiáng)的氯化鋰、醋酸鉀等無機(jī)鹽類。各種類型的表面活性劑 也是良好的抗靜電劑。這類化合物易溶于水，具有較強(qiáng)的吸濕性， 即使在較低的相對(duì)濕度下，也能和外界環(huán)境形成溶液平衡，保持吸 濕作用。但是經(jīng)水洗就失去抗靜電能力，所以整理效果不耐久。 1非耐久性抗靜電整理（暫時(shí)性抗靜電

8、整理）非耐久性抗靜電整理（暫時(shí)性抗靜電整理） 在暫時(shí)性抗靜電整理中，應(yīng)用較廣的是表面活性劑類化合物?？轨o電 劑的選用，若按離子型來分則有陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型。 （1）陰離子型抗靜電劑：包括烷基磺酸鹽、烷基磷酸酯鹽，其中烷烷 基磺酸鹽基磺酸鹽的抗靜電效果良好。國(guó)產(chǎn)抗靜電劑SP、烷基聚氧乙烯醚硫酸酯鈉 鹽和脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸鹽等均屬陰離子型抗靜電劑。特別是抗靜電劑 SP系烷基磷酸酯鉀鹽，可賦予滌綸織物優(yōu)良的抗靜電性能。 （2）陽離子型抗靜電劑：脂肪族的季銨鹽衍生物脂肪族的季銨鹽衍生物是目前應(yīng)用最廣泛的 陽離子抗靜電劑。該類抗靜電劑的活性離子帶有正電荷，對(duì)纖維的吸附能 力較強(qiáng)，具有

9、優(yōu)良的柔軟性、平滑性、抗靜電性，既是抗靜電劑又是柔軟 劑，并且有一定的耐洗性。季銨鹽類抗靜電劑抗靜電能力較強(qiáng)，可達(dá)到良 好的抗靜電性，如抗靜電劑SN、抗靜電劑TM等。 （3）非離子型抗靜電劑：包括聚乙二醇、烷基酚的環(huán)氧乙烷加成物，聚乙二醇、烷基酚的環(huán)氧乙烷加成物， 高級(jí)脂肪酸酰胺的環(huán)氧乙烷加成物等高級(jí)脂肪酸酰胺的環(huán)氧乙烷加成物等。如國(guó)產(chǎn)抗靜電劑FSK系列、抗靜電 整理劑G及進(jìn)口的Permalose T 等。其中，抗靜電整理劑G和Permalose T 等都是由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚乙二醇縮聚而成的縮聚物，與滌綸的 化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，因而與滌綸有較好的相容性，并具有較高的牢度和耐洗性， 能在滌綸織

10、物表面形成親水性薄膜，增加了纖維的吸濕性，降低了纖維表 面的電阻，故可收到抗靜電效果。 （4）兩性型抗靜電劑：主要是脂肪烴基咪唑啉衍生物，它兼有良好的 柔軟性，如AMA等。 纖維紡絲和紡織用油劑多用非耐久性抗靜電劑。地毯等裝飾織物應(yīng)用 非耐久性陽離子性抗靜電劑整理，效果也較好。 相對(duì)濕度相對(duì)濕度/%254565 滌綸未經(jīng)抗靜電處理 滌綸經(jīng)非耐久性抗靜電處理 1013 10111012 1013 10101011 1013 1091010 腈綸未經(jīng)抗靜電處理 腈綸經(jīng)非耐久性抗靜電處理 1013 10101011 1013 1091010 1013 108109 不同濕度下的表面電阻值：不同濕度下

11、的表面電阻值： 2耐久性抗靜電整理耐久性抗靜電整理 耐久性抗靜電整理劑是含有離子性和吸濕性基團(tuán)含有離子性和吸濕性基團(tuán)的高分子化合物或者聚 合物通過交聯(lián)作用在纖維表面形成不溶性聚合物的導(dǎo)電層形成不溶性聚合物的導(dǎo)電層。整理劑的吸濕性 越高，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，耐洗性降低，所以應(yīng)該保持整理劑有適當(dāng)?shù)奈鼭裥裕?降低在水中的溶脹和溶解能力。 耐久性抗靜電整理劑也可分為陽離子型、陰離子型和非離子型化合物， 在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的是非離子型和陽離子型整理劑。而陽離子型抗靜電劑 整理效果較非離子型好，但非離子型抗靜電劑溶液性能穩(wěn)定，應(yīng)用方便，樹 脂同溶性能好，特別是聚醚酯類嵌段共聚物在聚酯纖維織物上的應(yīng)用越來越 廣泛

12、。 耐久性抗靜電整理工藝主要是在纖維上形成含有離子型或吸濕基團(tuán)的網(wǎng) 狀交聯(lián)聚合物，因而，往往采用軋烘焙工藝。整理劑如CAS、G樹脂、 Permalose TG等均為聚醚酯結(jié)構(gòu)（對(duì)苯二甲酸乙二醇聚乙二醇嵌段共聚物）， 可與滌綸的聚酯鏈發(fā)生共晶而固著在纖維上。 常用工藝方法有： （1）浸軋法： （100G樹脂510g/L，平平加O 12g/L，三乙醇銨硝酸鹽5g/L） 烘干熱定形（190，20s）。 （2）和染色同浴法： 在溢流染色機(jī)中進(jìn)行，TG 0.30.5（o.w.f），平平加O 1g/L 80處理20min后加分散染料染色。 采用上述兩種加工工藝可使滌綸的帶電壓從2500V分別降至分別降至6

13、00V和和 180V，半衰期從十幾分鐘降到15s，即使在洗滌20次后，帶電壓還能保 持在1200V和640V。在樹脂中加入防老化劑和熱穩(wěn)定劑后，整理效果還有 明顯提高。 不少耐久性抗靜電劑能與其他功能性助劑混合使用，以獲得多功能效 果。 共混、共聚合和接枝改性型抗靜電纖維的共同特點(diǎn) 是在成纖高聚物中添加親水性單體或聚合物，提高吸濕 性、從而獲得抗靜電性能。 在PA(聚酰胺)、PAN、PET等基體中添加聚亞烷基二 醇類聚合物進(jìn)行共混紡絲的研究始于60年代。用PET與聚 氧乙烯醚的嵌段共聚物和PET共混紡絲，可顯著提高PET 的抗靜電性能。 （二）共混、共聚合和接枝改性型抗靜電纖維（二）共混、共聚

14、合和接枝改性型抗靜電纖維 除普通成纖高聚物與親水性聚合物共混的典型共混紡絲 方式外，還有聚合過程中加入親水性聚合物、形成微多 相分散體系的共混方式。 例如將聚乙二醇加入到已內(nèi)酰胺反應(yīng)混合物中，聚乙二 醇以原纖狀分散于PA6之中。同時(shí)聚乙二醇也有少量端 羥基與己內(nèi)酰胺開環(huán)后生成的氨基己酸中的羥基反應(yīng)， 提高了抗靜電性能的耐久性。 采用采用化學(xué)引發(fā)、熱引發(fā)、高能射線和紫外線輻照引發(fā)化學(xué)引發(fā)、熱引發(fā)、高能射線和紫外線輻照引發(fā)的的 接枝改性方法，將親水性單體接枝接枝改性方法，將親水性單體接枝于纖維表面，可有效于纖維表面，可有效 地改善合成纖維的吸濕性，且親水性單體的用量遠(yuǎn)少于地改善合成纖維的吸濕性，且

15、親水性單體的用量遠(yuǎn)少于 其他方法，耐久性好。例如、其他方法，耐久性好。例如、PETPET纖維纖維以二氯甲烷為膨脹以二氯甲烷為膨脹 劑劑、表面接枝丙烯酸表面接枝丙烯酸后可提高吸濕性能、抗靜電性能和后可提高吸濕性能、抗靜電性能和 染色性能，在接枝率為染色性能，在接枝率為0 0、5.35.3、9.29.2時(shí)，織物靜電時(shí)，織物靜電 半衰期分別為半衰期分別為405s405s、0.5s0.5s、0.5s0.5s，經(jīng)，經(jīng)5 5次皂洗后的半衰期次皂洗后的半衰期 為為405s405s、14s14s、0.5s0.5s。 聚酯纖維通常采用聚酯纖維通常采用丙烯酸丙烯酸、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸、甲、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸、

16、甲 基丙烯酸鈉、甲基丙烯酸羥乙基酯等單體或聚乙二醇二基丙烯酸鈉、甲基丙烯酸羥乙基酯等單體或聚乙二醇二 甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等活性低聚物進(jìn)行甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等活性低聚物進(jìn)行 接技改性接技改性，形成抗靜電纖維。接技率通常在，形成抗靜電纖維。接技率通常在1010以下。以下。 此類抗靜電纖維仍以提高纖維的親水性來加速電荷的泄此類抗靜電纖維仍以提高纖維的親水性來加速電荷的泄 漏，故在相對(duì)濕度低于漏，故在相對(duì)濕度低于4040的干燥環(huán)境中，纖維的抗靜的干燥環(huán)境中，纖維的抗靜 電性能將受損失。電性能將受損失。 導(dǎo)電纖維 通常將電阻率小于107 cm的纖維定義為導(dǎo)電纖維 （1）導(dǎo)電纖

17、維的發(fā)展?fàn)顩r 導(dǎo)電纖維的現(xiàn)有品種類型有：金屬纖維(不銹鋼纖維、 銅纖維、鋁纖維、鎳?yán)w維等)、碳纖維和有機(jī)導(dǎo)電纖維。 （三）應(yīng)用導(dǎo)電纖維型抗靜電紡織品（三）應(yīng)用導(dǎo)電纖維型抗靜電紡織品 有機(jī)導(dǎo)電纖維又包括普通紡織纖維鍍金屬；普通紡 織纖維鍍碳；碳黑、石墨、金屬或金屬氧化物等導(dǎo) 電性物質(zhì)與普通高聚物共混或復(fù)合紡絲制成的導(dǎo)電 纖維；導(dǎo)電高分子直接紡絲制成的有機(jī)導(dǎo)電纖維。 這些導(dǎo)電纖維從其結(jié)構(gòu)上可分為導(dǎo)電成分均一型、導(dǎo)電成分均一型、 導(dǎo)電成分被覆型、導(dǎo)電成分復(fù)合型導(dǎo)電成分被覆型、導(dǎo)電成分復(fù)合型三類。 金屬纖維： 出現(xiàn)于60年代，最早由美國(guó)Bekaert公司推出商品化不 銹鋼纖維“Bekinox”。 使用

18、最多的金屬材料為不銹鋼，也有銅、鋁、鎳等。 通常制成短纖維，與普通紡織纖維混紡織造，用于防 靜電地毯和工作服面料。 金屬纖維的特點(diǎn)是導(dǎo)電性能好，耐熱，耐化學(xué)腐蝕， 但抱合力小，可紡性能差，制成高細(xì)度纖維時(shí)價(jià)格昂 貴；成品色澤受限制。多用于地毯和工作服面料； 金屬纖維含量金屬纖維含量/%/%表面電阻表面電阻/ / 0.52107109 25106107 82510-2107 碳素導(dǎo)電纖維： 粘膠基、PAN基、瀝青基碳纖維均為良好的導(dǎo)電纖 維，且高強(qiáng)、耐熱、耐化學(xué)藥品。但纖維模量高、缺 乏韌性、不耐彎折、無熱收縮能力，不適合于紡織品 使用。碳短纖維可填加于地毯膠乳中，賦予導(dǎo)電性。 碳纖維是將含碳量

19、非常高纖維在高溫下預(yù)氧化 、石墨化制成的。 有機(jī)導(dǎo)電纖維： 自1977年美國(guó)科學(xué)家AFHeeger發(fā)現(xiàn)聚乙炔有明顯的導(dǎo)電能力 以來，聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等導(dǎo)電聚合物有迅速的 發(fā)展，目前加碘聚乙炔的導(dǎo)電能力已達(dá)到室溫下金屬銅的水平 (10-4 cm )。 但導(dǎo)電聚合物目前尚難應(yīng)用于紡織品；主鏈中的共軛結(jié)構(gòu)使分子 鏈僵直，不溶不熔，難以紡絲加工，某些導(dǎo)電聚合物中的氧原子 對(duì)水極不穩(wěn)定；某些導(dǎo)電聚合物的單體有毒且懷疑是致癌物質(zhì)， 某些摻雜劑多有毒性，復(fù)雜的合成工藝使其制造成本昂貴。 帝人公司、BASF公司率先開發(fā)了表面涂覆碳黑的有機(jī)導(dǎo)電 纖維。此后以普通合成纖維為基體，通過物理、機(jī)械、化

20、學(xué)等途徑在纖維表面涂敷固著金屬、碳、導(dǎo)電高分子等導(dǎo) 電物質(zhì)的方法出現(xiàn)過許多。此類導(dǎo)電纖維可獲得較低的電 阻率，導(dǎo)電成分都分布在纖維表面，放電效果好，但在摩 擦和反復(fù)洗滌后皮層導(dǎo)電物質(zhì)較易剝落。目前應(yīng)用較廣的 碳黑涂敷型有機(jī)導(dǎo)電纖維的電阻率通常在103 cm 。 表征材料和制品靜電性能的主要參數(shù)： 電阻率、泄漏電阻、電荷面密度及半衰期、摩擦帶電電壓及半衰期等。 紡織材料靜電性能的評(píng)價(jià) 電阻類指標(biāo)（體積比電阻、質(zhì)量比電阻、表面比電阻、泄漏電阻、極間 等效電阻等），靜電電壓及其半衰期、電荷面密度等指標(biāo)，以及吸灰 試驗(yàn)、張帆試驗(yàn)、吸附金屬片試驗(yàn)等簡(jiǎn)易測(cè)試方法得到的低精度指標(biāo) 。 GB/T 12703-

21、1991織物靜電測(cè)試方法簡(jiǎn)介了6種測(cè)試 方法， GB/T 12703后期又于08到10年間陸續(xù)進(jìn)行修 訂，修改為一共七種測(cè)試方法。 A法（半衰期法）：用+10 kV 高壓對(duì)置于旋轉(zhuǎn)金屬平臺(tái)上的試樣放電30 s，測(cè)感應(yīng)電壓的半衰期（s）。FZ/T 01042紡織材料 靜電性能 靜電 壓半衰期的測(cè)定與之完全相同。此法可用于評(píng)價(jià)織物的靜電衰減特性 ，但含導(dǎo)電纖維的試樣在接地金屬平臺(tái)上的接觸狀態(tài)無法控制，導(dǎo)電纖 維與平臺(tái)接觸良好時(shí)電荷快速泄漏，而接觸不良時(shí)其衰減速率與普通紡 織品類似，同一試樣在不同放置條件下得出的測(cè)試結(jié)果差異極大，故不 適合于含導(dǎo)電纖維織物的評(píng)價(jià)。 B法（摩擦帶電電壓法）：試樣（4塊，2經(jīng)2緯，尺寸4 cm8 cm）夾置于 轉(zhuǎn)鼓上，轉(zhuǎn)鼓以400 RPM的轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)布（錦綸或丙綸）摩擦，測(cè)試1min 內(nèi)的試樣帶電電壓最大值（V）。除磨料規(guī)格、子樣數(shù)等稍有差別外，F(xiàn)Z/T 01061織物摩擦起電電壓測(cè)定方法與之相同。此法因試樣的尺寸過小， 對(duì)嵌織導(dǎo)電纖維的織物而言，導(dǎo)電纖維的分布會(huì)隨取樣