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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。
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。
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:
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
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