靜電織物的開發(fā)

隨著人們安全環(huán)保意識的提高，防雨裝置作為功能紡織品的一個重要領(lǐng)域，為人們的工作活動提供了安全保障。一方面，靜電的產(chǎn)生使得衣物表面堆積大量的靜電荷，與人體之間產(chǎn)生一定的吸附作用，并容易對人體神經(jīng)產(chǎn)生瞬間電沖擊，影響人們的日常工作與活動；另一方面，在石油化工等場所，大多數(shù)裝置中的介質(zhì)具有易燃易爆的特點(diǎn)，靜電荷的產(chǎn)生容易引起火花，進(jìn)而造成燃燒爆炸的危險。此外，靜電的產(chǎn)生也會影響正常的紡織品加工過程，例如纖維受到摩擦、牽伸等作用產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象會導(dǎo)致纖維堵塞喇叭口、纏繞皮輥機(jī)件等現(xiàn)象1靜電和靜態(tài)原理1.1正電荷轉(zhuǎn)移的影響當(dāng)兩種電荷載體能量分布不同的物質(zhì)表面相互接觸或摩擦?xí)r，由于電荷能量差會使得電荷在兩物質(zhì)表面之間發(fā)生再分配，但是分離之后由于電荷轉(zhuǎn)移，每個物質(zhì)都將帶有比接觸前過量的正電荷或負(fù)電荷，此時就會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。靜電的產(chǎn)生過程大致為：接觸→分離→積累→耗散。通常產(chǎn)生的途徑有不帶電的物體相互作用而帶電，以及非帶電體和帶電體之間的電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生靜電。此外當(dāng)物體處于外電場環(huán)境時也易帶電。靜電放電過程中產(chǎn)生的能量雖然不大，但是容易引起易燃易爆物質(zhì)以及爆炸性氣體、爆炸性灰塵等因靜電火花而發(fā)生爆炸或火災(zāi)。1.2紡織品抗靜電整理的機(jī)理依據(jù)靜電產(chǎn)生的方式，可以從減少靜電的發(fā)生，提高靜電泄漏的速率，以及產(chǎn)生靜電中和的條件等途徑進(jìn)行靜電的防護(hù)。在生產(chǎn)、加工和使用的過程中，物體間的相互作用容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，物體所帶靜電電荷的多少以及靜電衰減的難易程度，直接影響到靜電荷的積累量。對于紡織纖維而言，纖維比電阻值大小影響著靜電荷的逸散過程，比電阻除了與纖維本身的種類有關(guān)之外，還受到回潮率的影響。纖維的回潮率與纖維表面和內(nèi)部所含親水基團(tuán)的數(shù)量以及排列情況有關(guān)。此外，周圍環(huán)境的溫度和濕度以及空氣中的離子化程度，對靜電的產(chǎn)生和泄漏有著顯著影響。高溫、干燥的環(huán)境條件相對更易產(chǎn)生和積累靜電，空氣中若存在相反極性電荷將有利于靜電荷的泄漏。對于易產(chǎn)生靜電的工作場所，工作人員一般會配置防靜電服進(jìn)行作業(yè)。防靜電服裝是由防靜電面料加工而成，面料一般采用不銹鋼纖維、導(dǎo)電纖維、防靜電合成纖維與滌棉混紡或交織。這種防靜電面料能自動電暈放電或泄漏放電，可消除衣服及人體所帶電荷，防止衣服上的靜電積累，有效消除引起靜電的條件，為作業(yè)人員提供安全保障。因此，開發(fā)防靜電織物的關(guān)鍵之一在于選擇合適的導(dǎo)電纖維。2關(guān)于電纖維工程的研究在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下電阻率小于1×102.1金屬導(dǎo)電纖維/金屬涂層纖維含金屬材料的導(dǎo)電纖維由于利用了金屬優(yōu)異的導(dǎo)電能力，因此導(dǎo)電性能最好，但其因手感差、抱合力小等缺點(diǎn)可紡性較差，紡紗加工困難朱亞楠課題組2.2常見導(dǎo)電纖維結(jié)構(gòu)高分子導(dǎo)電復(fù)合纖維是指由常規(guī)的聚合物與導(dǎo)電組分復(fù)合而成的具有一定導(dǎo)電性能的纖維。導(dǎo)電組分通常是由具有納米或微米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電材料構(gòu)成，其中聚合物基體主要包括滌綸、錦綸、丙綸等。常見的導(dǎo)電纖維結(jié)構(gòu)有：皮芯型(即皮層為導(dǎo)電層，芯層為普通聚合物；或皮層為普通聚合物，芯層為導(dǎo)電層)、海島型、三葉型等。常見導(dǎo)電纖維截面結(jié)構(gòu)如圖1所示。HSU等2.3導(dǎo)電復(fù)合纖維與合成纖維碳基導(dǎo)電纖維是通過將碳納米管、炭黑、石墨烯等材料均勻分散于熔融或溶解的柔性紡絲液基體中，經(jīng)過各種紡絲方法制成的以碳材料為導(dǎo)電成分的導(dǎo)電復(fù)合纖維。YANG等3采用不同的方式在不影響織物柔軟性和透氣性的基礎(chǔ)上，賦予織物防靜電性能通常采用的方式有交織法、原位聚合法以及浸漬涂層法等。其中導(dǎo)電纖維混紡或者導(dǎo)電長絲捻合紗交織于織物的方式可以獲得永久性防靜電功能，也是制備符合防靜電性能標(biāo)準(zhǔn)要求的防靜電服飾最常采用的方法。3.1導(dǎo)電面料的選擇將金屬纖維、金屬鍍層纖維、聚合物型導(dǎo)電纖維、碳纖維等與其他纖維進(jìn)行混紡，或者按照一定的排列規(guī)律采用嵌織法和導(dǎo)電格子交織的方式引入導(dǎo)電紗，可得到耐久性好的抗靜電織物。這種方式是依靠導(dǎo)電纖維間相互發(fā)生電暈現(xiàn)象產(chǎn)生放電，從而防止靜電在織物中堆積，通過向大氣釋放靜電的方式達(dá)到抗靜電的目的浙江理工大學(xué)謝勇3.2抗靜電溶劑的種類抗靜電涂層整理分為對纖維材料黏附抗靜電劑以及在織物上涂覆抗靜電整理劑兩種方式?？轨o電劑對纖維和織物處理的目的是為了降低纖維及紗線間的摩擦因數(shù)，提高織物的吸濕性，或者使織物表面離子化，從而抑制或減少靜電荷的產(chǎn)生，達(dá)到抗靜電的目的。抗靜電溶劑的種類有陽離子型、陰離子型以及石墨、銅粉或銀粉摻雜型，其中應(yīng)用較為廣泛的是陽離子型抗靜電劑。郭雪花等人3.3提高疏水性纖維接枝改性接枝共聚改性抗靜電織物主要通過兩種方式進(jìn)行制備：①通過對疏水性纖維如滌綸、腈綸等進(jìn)行接枝改性，引入親水性基團(tuán)，使之改性為親水性纖維制備抗靜電織物；②通過接枝改性涂層方式提高織物表面親水性從而提高織物的抗靜電性能。中國科學(xué)院鄭鑫4識別水景服務(wù)系統(tǒng)的基準(zhǔn)4.1靜電性能要求隨著紡織品安全要求提高，最新制定的GB12014—2019《防護(hù)服裝防靜電服》制定了更為完善的機(jī)織物、針織物和服裝的防靜電性能指標(biāo)，并針對面料和服裝的技術(shù)指標(biāo)要求和理化性能的測試方法有了更細(xì)化的完善，對生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，以及防靜電紡織品品質(zhì)的提升起到了積極作用。新版標(biāo)準(zhǔn)中取消了舊版中對防靜電性能分為A級和B級的規(guī)定，機(jī)織物考核點(diǎn)對點(diǎn)電阻，服裝不僅考核點(diǎn)對點(diǎn)電阻，還要求帶電電荷量不應(yīng)大于0.60μC/套4.2表面電阻率測試國外標(biāo)準(zhǔn)中的歐標(biāo)EN1149系列防靜電性能測試標(biāo)準(zhǔn)，也常被作為企業(yè)評價防靜電紡織品性能時的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。其中EN1149-1:2006《防護(hù)服裝靜電性能表面電阻率試驗(yàn)方法和要求》適用于制作靜電耗散防護(hù)服(手套)材料的測試，不適用于制作主要抗電源電壓危害的防護(hù)服材料的測試，測試項(xiàng)目為表面電阻率。EN1149-3:2004《防護(hù)服裝靜電性能電荷衰減測量的試驗(yàn)方法》適用于所有以導(dǎo)電芯材和非導(dǎo)電芯材為導(dǎo)電絲的均一表面或非均一表面材料的測試，測試項(xiàng)目為場強(qiáng)E，半衰期t5多功能復(fù)合導(dǎo)電紡織品隨著原材料及導(dǎo)電纖維制備技術(shù)的不斷升級，以導(dǎo)電纖維/紗線編織的面料不僅應(yīng)用在防靜電服裝領(lǐng)域，還開發(fā)應(yīng)用在防輻射產(chǎn)品及穿戴