抗静电整理.ppt

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第三章抗静电整理Resitencestation,第一节概述,一、静电产生的机理,1、纺织材料产生静电的机理,1.1静电：

材料表面电荷积蓄的现象。

1.2静电产生的机理：

物质是由原子组成的，原子由原子核与电子组成，当两个表面相互接触（或摩擦）时，由于原子核的引力及电子的不停运动，电子会跨越接触界面在两个方向连续的流动，在他们各自的表面上发生电荷的再分配，当两个接触面分离时，因电子分布的变化，将使相接触的每一材料带有电量相等而电性相反的电荷。

如果是导体，当物体分离时，电荷泄漏速度很快，表观上不显示静电。

如果是非导体，则电荷可持续存在相当长的一段时间，从而产生了静电现象。

容量为CC=A/4d介电常数，A接触面积，d接触面间距离,当两个接触面分离时，接触面所带电量为QQ=C*VV接触电位差,绝大部分纺织材料为高分子材料，是以共价键为主链的有机化合物，不会电离也不会传递电子或离子，属于非导体，其表面一经摩擦就容易积蓄静电。

二、织物带静电的危害,日常生活：

衣服带电，容易缠贴身体，穿着不舒适，易吸附灰尘，影响美观。

损害电器。

2、安全：

带电织物易产生放电现象，在易燃易爆区会发生爆炸、火灾。

3、通讯、军事、医疗：

干扰计算机及精密仪器的正常工作。

影响电子通讯的信号传递。

4、纺织染整：

纤维开松、梳理，纱线卷绕成形，织造时纤维相互吸引纠缠、染整加工烘干后，织物因带相同电荷互相排斥，造成落布不齐。

第二节、影响纤维带静电的因素,纤维材料本身结构与性质；外界因素影响：

外界因素的影响：

摩擦面间的距离、摩擦面的粗糙度、摩擦速度、压力,材料含杂质情况,周围环境的温度、湿度、空气中的杂质、外电场,1.1“带电序列”,1、纤维种类,尼龙66羊毛粘胶棉醋纤腈纶乙纶,尼龙6蚕丝维纶苎麻涤纶氯纶丙纶,+,带电序列往往以棉纤维为分界线，棉纤维左向带正电荷，右向带负电荷。

“带电序列”表明：

a同一纤维与不同纤维摩擦时，可能带不同电荷。

如棉与羊毛，棉与涤纶摩擦时，所带电荷的电性不同。

b序位相差越远，摩擦时易带电且带电量越大。

1.2比电阻,表面比电阻Rs（s）：

体积比电阻Vs（v）：

表示每平方单位试样的对应边间的电阻。

试样在三维长度都等于单位长度时的电阻。

表面比电阻远小于体积比电阻，大约相差102103倍，故表面比电阻对电荷的泄漏占支配地位。

表面比电阻越大，电荷泄漏越慢，纤维越易积蓄电荷。

纤维带电量的大小，等于摩擦时发生的电量积累与纤维表面电导遗失电量的代数和。

纤维抗静电性能与表面比电阻的关系,棉的表面比电阻为1.2*109，涤纶大于1015，涤纶纤维极易产生静电,1.3电量半衰期T1/2：

电荷泄漏至起始电量的一半时所需要的时间。

半衰期与表面比电阻之间有如下式的关系lgT1/2=A（lgRs-B）式中A、B均为常数，T1/2-半衰期。

表面电阻与半衰期的关系,当表面比电阻为1091010，半衰期近于0.01-0.1秒，表观上几乎不带静电,棉纤维Rs1.2*109，T1/2为0.025秒；尼纶Rs大于1013，T1/2为1.2*105秒，尼龙织物容易产生静电。

2.相对湿度对纤维带静电的影响,亲水性纤维受环境湿度影响大，疏水性纤维影响小,因为当外界湿度增加时，亲水性的天然纤维含水量迅速增加，在纤维表面上形成一层导电膜，半衰期缩短；吸湿性低的疏水性纤维则不易在表面上形成含水的导电膜，表面比电阻不能显著降低。

如果设法使合成纤维表面含水与天然纤维相近，则半衰期也会大大降低。

反之，如果黏胶纤维在极干燥的条件下，也有显著的静电现象。

相对湿度对纤维半衰期的影响,a.相对湿度增加，半衰期减小，有利于电荷泄露；,b.不同纤维半衰期受湿度影响强度不同，易吸湿的天然纤维受湿度影响更大。

平衡含湿率对表面比电阻的影响测试条件：

25、相对湿度65%,疏水性的化学纤维吸湿性差，受湿度影响小，湿度增加并不能显著降低表面电阻。

抗静电整理主要是针对化学纤维，并主要依据增加纤维表面吸湿性原理。

3.温度的影响,含水率一定时，温度提高，有利于降低表面比电阻。

纤维的导电能力随着温度的提高而增加，但对纺织品来说，一般是在室温下使用，因此，温度的影响较湿度小。

总之，织物的带电性能受环境或季节的影响十分显著。

因此，测试织物的抗静电性能，要在恒温恒湿下进行。

4.摩擦系数、摩擦速度的影响,织物摩擦系数越高，纤维带电量越大；摩擦速度越快，纤维带电量越大。

Q=W1/2f（v）,W摩擦功，V摩擦速度,第四节织物抗静电整理的机理及工艺方法,防止合成纤维及其织物产生静电的基本途径有两条：

1、抑制静电的产生：

提高纤维表面的光滑程度，增加纤维的润滑性，降低织物的表面摩擦系数，抑制摩擦静电的产生。

2、增加纤维对电荷的传导作用：

加快静电荷的传导速率，消除静电荷的积累。

电荷的传导主要通过摩擦物自身的体积传导；,其中表面传导起主导作用。

因此材料表面的导电性对材料是否容易积蓄静电具有重要影响。

表面传导；,向空气中辐射。

合成纤维体积比电阻为1014m；纯水体积比电阻为106m，含电解质的水体积比电阻为103m；金属体积比电阻为108m，可见水具有很强的导电能力。

防止静电产生的三种基本方法：

表面亲水化,水具有很强的导电能力，如果纤维表面施加了吸水性的整理剂，则纤维的抗静电性能提高。

赋予表面离子化导电。

施加离子性整理整理剂。

c、表面良导体化。

表面金属化等。

抗静电剂的作用机理：

当抗静电剂达到一定的浓度后，亲油基在水-空气界面平行排列，并伸向空气一面，这时将纤维浸入溶液中后，抗静电剂分子的亲油基就会定向吸附在纤维表面，烘干后抗静电剂在纤维表面形成单分子吸附层，吸附层赋予纤维抗静电性，,其抗静电性来自：

（1）亲水层吸附的水分导电。

吸附层的抗静电剂亲水基团朝向空气，能与大气中的水分子缔合，在纤维表面形成连续的水分子湿层，有很强的传导电荷的能力。

（2）水中溶解的电解杂质导电。

抗静电剂吸湿后，会使杂质电解质成分电离，产生导电性。

（3）改善了表面摩擦性。

抗静电剂疏水基一端朝向纤维表面，表面活性剂的润滑作用，使摩擦系数降低，减少了电荷的产生。

（4）离子型抗静电剂，有离子导电的作用。

除上述作用之外，离子型抗静电剂的阳离子或阴离子具有离子导电性。

第五节抗静电剂的分类、性能及应用,、抗静电剂的分类,内部抗静电剂,二、理想的外部抗静电剂应具备的基本条件,1.有可溶的或可能分散的溶剂,2、与纤维表面结合牢固，耐摩擦、耐洗涤,3、抗静电效果好，低湿环境中也有效,4、不引起有色制品的颜色变化,5、手感好、不刺激皮肤、毒性低、可生物降解,6.成本适中,三、外部暂时性抗静电剂,抗静电剂整理的制品，水洗后抗静电性能大幅降低或消失。

1阳离子型抗静电剂,在低浓度时就有优良的抗静电性能，以季铵化合物为主，亲水基是阳离子。

1.1其特点是：

a、对纤维亲和力高。

因为大多数的纤维都带有负电荷；,b、抗静电性能优异（离子导电、水层导电）；,c、兼有柔软性、平滑性和杀菌性。

抗静电剂SN，化学名称：

十八烷基双甲基聚氧乙烯季铵盐,a、整理工艺：

浸渍甩干烘干或浸轧烘干,b、可以用于多种化学纤维。

c、不能与阴离子助剂染料同浴使用，高于180分解。

2阴离子型抗静电剂,亲水基团为阴离子，纺丝油剂中用的较多。

缺点：

耐水洗牢度低。

优点：

处理方法简单，适用于家庭使用。

3两性抗静电剂,分子中亲水基为阴离子和阳离子。

其特点是：

a吸湿性强；,b抗静电性能好；,c耐热性能好；,d平滑性好，降低摩擦系数。

-吡咯烷酮-5羧酸钠（PCA-Na）,吸湿性好，抗静电性很好,4、非离子抗静电剂,抗静电原理：

通过减少纤维表面的摩擦系数，降低起电量和分子中的羟基、氧乙烯基吸收水分起到抗静电作用的。

亲水基结构：

非离子抗静电剂有多元醇类和聚氧乙烯醚两大类,特点：

非离子抗静电剂的抗静电能力一般，用量大；,热处理不稳定，耐洗性不如离子型；,与其他助剂相溶性好，通常与阳或阴抗静电剂共用改善纤维的摩擦系数，很少单独使用。

暂时性抗静电整理剂，以两性和阳离子型抗静电剂最好，非离子型一般,各类抗静电剂对不同纤维的抗静电性能,四、外部耐久性抗静电剂,要求洗涤次数大于20次，仍具有很好的抗静电性，这样的抗静电整理剂被认为是耐久性整理剂。

耐久性：

主要是在纤维上形成含有离子型或吸湿性基团的网状交联聚合物，或具有与纤维相似的化学结构，像分散染料上染纤维一样，“镶嵌”在纤维表面。

1聚丙烯酸酯类1.1结构式,结构：

是聚丙烯酸和聚丙烯酸酯的共聚物，分子结构中具有与涤纶相同的酯基结构；,亲和性：

对涤纶有较强的亲和力；,抗静电性：

分子中的羧基在织物表面定向排列，形成阴离子性的亲水薄膜，提供织物抗静电性。

它的抗静电性能取决于亲水性单体的性质及比例。

耐久性：

共聚物能够自身成膜，使整理效果具有耐久性，耐久性取决于成膜坚牢度。

特点：

具有良好的抗静电性和耐水洗性；,适用于涤纶及其他化学纤维；,兼有吸水性和易去污性。

缺点是施加量大，手感粗硬。

2、聚酯聚醚类,结构：

固着部分为聚酯结构，亲水性基团氧乙烯基（-CH2CH2O-）具有抗静电作用。

耐久性：

与涤纶分子结构相似，在高温下，可进入聚酯的微软化纤维表面，与涤纶相溶共晶，使整理剂固着在涤纶纤维上获得耐久性。

抗静电性：

含有分子量600以上的亲水性基团氧乙烯基（-CH2CH2O-）具有抗静电性。

涤纶专用抗静电剂。

国产品牌有抗静电剂CAS、F4，目前应用较广泛的一类,（3）反应型抗静电整理剂,结构：

固着部分为聚氨酯类化合物。

抗静电部分为亲水链段。

固着机理：

在催化剂存在下，经焙烘聚氨酯预缩体在织物上树脂化，形成网状结构。

其他耐久性抗静电剂还有聚胺类、三嗪类、聚硅氢烷类。

如有机硅抗静电剂DS-100（上海润基）结构及特点：

1）有效成份30%，活性成份0.03-0.06%。

结构中一定量的反应性基团，与纤维发生交联，具有耐久性。

2）具有抗静电性、吸湿性，赋予织物柔软、滑爽的手感。

3）整理工艺有机硅抗静电剂1-2%醋酸锌1.3%浸轧烘干（锦纶100，15min；棉160，6min）,1、轧烘焙法：

浸轧（轧余率70%-90%）烘干（100）焙烘（150-160，2-1min）,2、浸渍法：

2.1浸渍脱水烘干（100）焙烘（150-160，2-1min）,2.1与染色同时进行，采用涤纶染色工艺（参照亲水整理工艺曲线）；,2.2水洗后浸渍，也常用于家庭处理织物。

3.喷雾,六、优缺点优点：

简单易操作；抗静电效果明显。

缺点：

按亲水化抗静电机理，必须在吸附水分后才有抗静电作用，因此相对湿度在25%以下，将会失去抗静电作用。

抗静电整理工艺实例例1抗静电剂331：

聚酯聚醚型，由对苯二甲酸：

乙二醇：

聚乙二醇（M=1500）=3：

3：

1聚合而成，对苯二甲酸乙二醇酯与涤纶大分子结构类似，相溶共晶而固着，聚乙二醇使织物吸湿性提高。

处方抗静电剂33120-30g/l,流程：

浸轧（轧余率70-80%）烘干（100）焙烘（180-200，60-30s）,要求增重量为2-4%效果最好。

抗静电整理工艺实例,抗静电剂331：

聚酯聚醚型，由对苯二甲酸：

乙二醇：

聚乙二醇（M=1500）=3：

3：

1聚合而成，对苯二甲酸乙二醇酯与涤纶大分子结构类似，相溶共晶而固着，聚乙二醇使织物吸湿性提高。

处方抗静电剂33120-30g/l浸轧（轧余率70-80%）烘干（100）焙烘（180-200，60-30s）要求增重量为2-4%效果最好。

例2、抗静电剂FK-221，含有酯基、聚醚的低聚物,处方FK-22130g/LMgCl2（催化剂）2g/L,浸轧（轧余率70-80%）烘干（100）焙烘（160-180，60-30s）,第六节解决纺织材料静电问题的其他途径及原理,解决纺织材料静电问题归纳起来分为两类：

1、降低纤维表面比电阻，及时导去积蓄的电荷；,2、减少或防止静电产生。

防止或减少静电产生的机理及方法纤维表面施加油剂其原理是，纤维表面施加油剂，减小纤维的摩擦系数，减少纤维带电。

纤维间摩