1第四章抗靜電、導電纖維及紡織品2一、靜電的產生、危害及消退二、抗靜電、導電纖維的制備三、抗靜電織物的生產四、抗靜電紡織品性能測試主要內容34一、靜電的產生、危害及消退51.1靜電的產生

纖維及其制品在生產加工和運用過程中，受到摩擦、牽伸、壓縮、剝離、電場感應和熱風干燥等作用時，電負性大的材料會吸引電負性小的材料上的價層電子向本身移動或轉移，從而導致有的材料帶正電荷，有的材料帶負電荷，即產生靜電。部分纖維材料與金屬材料摩擦時所產生的帶電序列如圖所示：羊毛錦綸粘膠棉絲麻醋纖維綸滌綸腈綸氯綸丙綸乙綸氨綸+-67偶電層理論:當兩種材料摩擦接觸面間距小于2.5×10-7cm時，界面兩側的分子就會產生較猛烈的相互吸引。電負性大的一側吸引界面電子向內部移動，界面呈陽荷性，電負性小的一側電子則向界面移動使界面呈陰荷性，從而形成偶電層，偶電層間存在電位差：U=Q/C其中，U-電位差（V），Q-電量（C），C-電容（F）。兩種材料的電負性差值越大，電量越大，摩擦接觸面間距越小，電容越大，則電位差越大。盡管摩擦產生的確定電量很小，但仍可以帶上萬伏的靜電壓。這也就是纖維材料摩擦起電以至放電、起火花的緣由。8靜電性能材料組成原子結構

環(huán)境濕度溫度摩擦形式條件

部分官能團的帶電實力如下所示：＋-NH2﹥-OH﹥-COOH﹥-OCH3﹥-OC2H5﹥-COOCH3﹥-Cl－9影響染整加工過程影響紡紗織造產品的質量影響服裝的穿著性能影響人體健康嚴峻時可引發(fā)意外事故1.2靜電的危害10靜電除塵靜電植絨靜電紡絲靜電除塵111.3靜電的消退靜電的產生主要分為兩種方式：

1.經接觸產生靜電；

2.受到靜電誘導而產生靜電。抗靜電就是指抗靜電織物能夠將電荷轉移效應減到最小，防止靜電的聚集，削減與制品的摩擦或接觸，進而達到抗靜電的目的。12紡織材料的抗靜電原理

提高纖維的親水性

電荷中和法

靜電逸散法

13提高纖維的親水性水是電的良導體，當纖維或織物上含有較多的水份時，電荷可以通過水份快速逸散掉，纖維的吸濕實力愈強，愈不易產生靜電。因此把含親水性基團的助劑加到纖維織物上，以增加纖維或織物的吸濕性是變更纖維或織物抗靜電性能的重要方法之一。電荷中和法將處于靜電序列兩端的兩種材料混合應用，使不同極性電荷相互中和。這種中和不是消退電荷，只是抵消表面電荷。

靜電逸散法逸散法像避雷針以接地方式導去雷擊一樣，將紡織品上的靜電導走。14紡織品抗靜電方法提高四周環(huán)境濕度的方法增加纖維材料導率紡織品的抗靜電方法通常有：(1)用抗靜電整理劑整理織物；(2)纖維的親水接技改性以及和親水性纖維的混紡和交織；(3)混紡或嵌織導電纖維。15類型類別優(yōu)點缺點陽離子型季胺鹽、聚乙烯多胺、烷基吡啶鹽等效果好、耐久毒性強、耐光熱性差陰離子型烷基磺酸鹽、烷基硫酸酯鹽、烷基磷酸酯鹽等效果好、耐熱性好不耐久兩性型甜菜堿型、季銨鹽型、咪唑啉型等效果好、耐久熱穩(wěn)定性差、價格高非離子型多元醇、聚氧乙烯醚耐洗、毒性小效果一般其它類型高分子型、無機鹽型、復合型——（1）常用的抗靜電整理劑16（2）纖維改性與不同纖維混紡17（3）混紡和嵌織導電纖維在織物中用混紡或交織的方式混入少量導電性纖維，防靜電效果比較志向。用于紡織品的導電纖維應有適當?shù)募毝取㈤L度、強度、和柔曲性，能與其它一般纖維良好抱合，易于混紡或交織，具有良好的耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蝕實力，能耐受紡織加工和運用中的物理機械作用，不影響織物的手感和外觀，導電性能優(yōu)良，且耐久性良好。18二、抗靜電、導電纖維的制備種類抗靜電劑型金屬系炭黑系納米級金屬氧化物高分子型摻雜法涂層法纖維炭化處理19NobelPrizeinChemistry2000“Forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers”G.MacDiarmidH.ShirakawaJ.Heeger纖維分類纖維電阻率/Ω·cm導電纖維金屬纖維10-3以下金屬涂、鍍層纖維10-5-100高分子型導電纖維10-10-102金屬化合物系導電纖維10-2-105碳系導電纖維10-2-106抗靜電纖維抗靜電劑共混纖維107-1010抗靜電劑表面改性纖維107-1012普通合成纖維1013以上20抗靜電、導電纖維的靜電性能21各類導電添加物的特性比較填料種類電阻率(Ω·cm)主要優(yōu)缺點碳黑1×10-1-1×100廉價，穩(wěn)定；因產品顏色黑而影響外觀，要求粒度小；電阻率較高。

碳纖維≥1×10-2有優(yōu)異的抗腐蝕、耐輻射性能，高強度、高模量；電阻率較大，而且加工困難。銀1×10-5-1×10-3性質穩(wěn)定、電阻率低；價格昂貴，存在銀的遷移問題。氧化鋅晶須1×101用量少，穩(wěn)定性好，顏色淺；電阻率較高。二氧化鈦1×101穩(wěn)定性好，顏色淺；電阻率較高。納米二氧化錫(摻銻)1-2穩(wěn)定性好，顏色淺，粒徑小，透明度較高。22（一）抗靜電整理1.外部抗靜電法(1)短暫性抗靜電處理(2)耐久性抗靜電處理2.內部抗靜電法(1)紡絲前對纖維聚合物進行改性，通常將具有親水性的化合物與纖維進行共聚后再紡絲。(2)用共混紡絲法在成纖聚合物與內部抗靜電劑進行共混或復合紡絲。(3)在纖維表面涂覆可導電的金屬或炭黑，或接受復合紡絲法制備含炭黑的抗靜電纖維。2.2抗靜電、導電纖維的生產23內部用抗靜電劑應具備以下條件：(1)高效性：應在較小的添加量下就能顯示出明顯的抗靜電效果。(2)熱穩(wěn)定性：內部抗靜電劑要經過或部分經過紡絲、拉伸、變形、定型、染色、整理等加工，要經過高溫處理。(3)內部抗靜電劑應與纖維聚合物之間有適宜的相容性和較好的流變匹配性，要耐水洗、汽蒸，并且沒有毒性。(4)對聚合物的性能沒有不利的影響。24共聚法：一種方法是在聚合階段用共聚方法引入抗靜電單體或通過化學方法引入吸濕性抗靜電基團，以制得抗靜電纖維。另一種是表面接枝法，即利用親水性單體在纖維表面進行接枝共聚來制得抗靜電纖維。此類方法可制得性能優(yōu)良的抗靜電纖維，但由于聚合過程較難限制，制備較困難，且對設備要求高。（二）纖維的化學改性25共混或復合紡絲法是在紡絲過程中將親水性抗靜電劑與成纖高聚物混合，用共混紡絲或復合紡絲法制得抗靜電纖維。

目前較多接受的是復合紡絲法，即把纖維制成海島型或芯鞘型復合纖維，其中島相和芯部為含靜電劑的聚合物組分，作為海相和鞘部的基體聚合物對抗靜電組分起疼惜作用，以保持長期抗靜電性能，同時不失去纖維原有的風格。26此種方法可制得性能優(yōu)良的抗靜電纖維，但要求抗靜電劑與基體的相容性要好。最早實現(xiàn)工業(yè)化的抗靜電纖維，是日本東麗公司的尼龍PAREL(1966年)。美國杜邦公司申請了以聚乙二醇及其衍生物作抗靜電劑制備抗靜電纖維的專利。27

鑲嵌或混紡導電纖維

通常把電阻率小于107Ω?cm的纖維稱為導電纖維，是利用纖維內的導電成分使其具有極強的抗靜電性能。導電纖維抗靜電性能優(yōu)良。最早問世的導電纖維是表面涂覆碳黑的有機導電纖維，帝人公司、BASF公司相繼開發(fā)了此類產品；隨后是表面鍍覆金屬的導電纖維。281975年DuPont公司接受復合紡絲技術制成含有碳黑導電芯的復合導電纖維，從今，各大化纖公司紛紛起先以碳黑為導電成分的復合纖維的探討與開發(fā)。如孟山都公司制成并列型Utron導電纖維。80年頭起先了導電纖維的白色化探討。普遍接受的方法是用銅、銀、鎳和鎘等金屬的硫化物、碘化物或氧化物與一般高聚物共混或復合紡絲制成導電纖維。如鐘紡公司制成了ZnO導電纖維。29

三、抗靜電織物的生產

抗靜電織物的服用性能與設計要求抗靜電織物在滿足一般服用織物外觀等要求的同時，必需滿足其抗靜電性能要求。因大多作為外衣用產品，所以織物組織設計應以府綢、嗶嘰、華達呢、卡其等為主。在設計抗靜電織物組織結構時，主要考慮經緯向密度、經緯紗所用的紗線規(guī)格。在設計混紡比例時，主要以一般合成纖維為主體，混入少量的有機導電短纖維，以摩擦帶電電荷面密度作為設計依據。30

織物的制造方法纖維織造法將抗靜電纖維紡成織物或與一般纖維按確定比例混紡、交織成抗靜電織物，可制得耐久性的抗靜電紡織品。后整理法通過涂布、噴涂或浸漬等方法使抗靜電劑附著在紡織品的表面，再經過室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。此種方法操作便利，但難以保持永久的抗靜電效果，而且會影響織物的手感和外觀。31工藝流程

以滌/棉混紡織物為例介紹抗靜電織物的工藝流程：漂白布全色布色織布

翻布打印→燒毛→退煮→漂白→絲光→前定形→抗靜電整理→加白松軟定形→預縮→成品翻布打印→燒毛→退煮→漂白→絲光→前定形→染色→抗靜電整理→松軟定形→預縮→成品翻布打印→燒毛→堿氧一浴退煮漂→絲光→前定形→抗靜電整理→松軟后定形→預縮→成品32工藝處方吸濕整理工藝流程親水劑HSD35g／L滌加白劑0～3g／L滲透劑2g／L軋余率70%浸軋工作液20～40℃

熱風烘干110～150℃

烘干水洗焙烘30s180～190℃33四、抗靜電紡織品性能測試紡織品的靜電性能參數(shù)及相關標準靜電測試包括緊急靜電源參數(shù)測試、材料和制品靜電性能檢測、以及易燃易爆物品靜電感度的測試。紡織材料靜電性能的評價有電阻類指標、靜電電壓及其半衰期、電荷面密度等指標，以及吸灰試驗、吸附金屬片試驗等簡易測試方法得到的低精度指標。我國國家標準和紡織行業(yè)標準中與紡織品防靜電性能有關的標準與ISO、AATCC、ASTM、BS等同類標準特殊相像，主要的測試方法有以下幾種。34

GB/T12703是我國目前最系統(tǒng)、最完備的紡織品靜電測試方法標準，它提出了右圖所示六種測試方法。A法半衰期法F法極間等效電阻法E法

工作服摩擦帶電量法D法衣物帶電量法C法電荷面密度法B法摩擦帶電電壓法GB/T1270335測試方法參考標準適用性A法(半衰期法)FZ/T01042-1996不適于含導電纖維的織物B法(摩擦帶電電壓法)FZ/T01061-1999不適于含導電纖維的織物C法(電荷面密度法)FZ/T01060-1999適于各類織物D法(脫衣時的衣物帶電量法)限于服裝，測試可比性差E法(工作服摩擦帶電量法)GB/T12014-1989主要適于服裝帶電量測試F法(極間等效電阻法)FZ/T01044-1996不適于含導電纖維的織物抗靜電測試方法比較36紡織品抗靜電性能測試方法

定性法可視察有無放電火花、電擊、放電音及吸引(灰塵附著、沾污、纏繞身體)，可以大致推斷抗靜電程度。定量法用比較精密的儀器測試，測試結果能用具體的物理量來表示。37

定量法織物纏貼性測試將試樣用摩擦布摩擦使之帶電后粘在金屬板上，然后進行反復附著和脫離的操作，測定試樣脫離金屬板所須要的時間。電阻率測試將試樣掛在陽極上，在確定的電壓下，測定試樣中通過的電流，再換算成電阻率。纖維電阻率的測定則是將確定量纖維填塞在測定箱中，測其電阻，再計算出電阻率。38

定量法摩擦帶電電壓法將試樣夾置于轉鼓上，轉鼓以固定的轉速與標準布摩擦，測試確定時間內試樣帶電電壓的最大值(V)。39半衰期法將試樣在固定電場中充電后，測試感應電壓衰減到一半所需時間，單位為S。吸灰高度法將纖維或織物在特定摩擦布上摩擦確定次數(shù)，然后快速貼近簇新煙灰等，視察纖維或織物帶靜電后吸附煙灰的高度和吸灰量。40發(fā)展方向1發(fā)展耐久型抗靜電劑。2發(fā)展導電纖維是紡織材料抗靜電技術發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。3利用納米技術，將具有超導性的納米量級微粒加入化學纖維，合成導電纖維。4開發(fā)多功能型生態(tài)紡織品，大力開發(fā)低毒、無毒環(huán)保型抗靜電劑新品種和多功能紡織品以滿足紡織行業(yè)的需求。41導電紡織品的應用半導體特性的應用－太陽能電池導電高分子可制成太陽電池，結構與發(fā)光二極管相近，但機制卻相反，它是將光能轉換成電能。優(yōu)勢在于廉價的制備成本，快速的制備工藝