抗静电、导电聚酯纤维的初步探索.docVIP

抗静电、导电聚酯纤维抗静电、导电聚酯纤维,日本东丽公司这次采用独家的高分子设计技术,开发了将高变形持续性和高导电性并存的导电性聚酯聚合物,成功地创造出了以合成纤维达到具有世界最高水平电阻率104Ω·cm优异导电性能的新型导电聚酯纤维。 对此,东丽公司采用以下2个研究成果。 (1)以纳米级控制基础聚合物和导电剂亲和性的技术,开发了即使高浓度添加导电剂,也能够以细纤度丝保持所要求的聚合物大变形、可以稳定熔融纺丝的导电性聚酯聚合物。 (2)以上述的聚合物为基础,采用本公司独创固有的精密复合纺丝技术,在纤维表面均匀形成导电层,使在纤维长方向的电阻率“不匀”的变动系数( CV值)改善到传统产品的十分之一水平,实现了优异的导电均匀性。 因此,本开发产品仍保持聚酯纤维本来特有的柔软性和弯曲恢复性等优良特性,能够在过去难以应用的防静电带包括高级无尘室用防尘衣、工程用材等产业用途广范应用。下面从几方面介绍抗静电、导电聚酯纤维 　　 在一定的外因作用下(例如摩擦、外界电场或电磁场感应等) ,电子会离开一种材料的表面而积累在另一种材料表面,致使电子总数与质子总数不再相等,失去电子的材料带正电,得到电子的材料带负电,当材料的电阻较高时就会产生静电积累。在接触、分离和摩擦过程中,电荷是不断地产生又不断地泄露,因此,实际观察到的静电荷量是2个过程的动态平衡值。未经抗静电处理的聚酯材料由于静电的积累,在使用过程中产生各种危害,如吸附微尘、静电放电引起火灾和击穿微电子元件等。大量实验证明:接触或摩擦时产生的电荷量与许多因素有关,其中最重要的是材料对正负电荷相对亲和力、材料的电阻率和两表面的真正接触面积等[ 2 ] 。产生的静电电荷的泄露若用kc 表示放电速率常数,则放电周期可以用下式来表示[ 3 ] :d u /d t = kc (U0 - U ) 。式中: U0 为t = 0时的起始电压; U 为经过t时间后样品上的电压。将上式积分,则可以写成:U0 - U = U0 exp ( - kc t) ,或ln (U0 - U) = lnΔU = ln U0 - kc t。电荷的失散可以通过测量夹具向大地传导和通过空气辐射2种方式来实现,并分别以kd, 1和kd, 2来表示它们的泄露速率常数,则放电周期可以用下式表示: - d U /d t = ( kd, 1 + kd, 2 )Umax。 式中: Umax为t = 0时的起始电压。将上式积分即可 得: U =Umax exp [ - ( kd, 1 + kd, 2 ) t ] , 　　或ln U = ln Umax - ( kd, 1 + kd, 2 ) t。 从上式可见, ln U 与( kd, 1 + kd, 2 )与t成线性关系,即若要迅速降低和消除静电产生电压,可以通过增大( kd, 1 + kd, 2 )的值,即增强材料电荷泄露速率常数来处理。电荷泄露速率常数的增强可通过增强材料本体电导的内部改性和增强表面电导的外部处理2种方法实现。 2.高分子导电纤维 高分子导电纤维是以导电高分子为原料加工的纤维，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺纤维，具有较高的电导率，可达到10-3-102s/cm。对这类材料的研究已经取得一些令人鼓舞的重大进展：如在空气中稳定性极好，且加工性好的,导电性能高达107S／cm。 其加工方法是【7,8,9】：(1)导电高分子材料的直接纺丝法。直接纺丝法一般采用湿法，如将聚苯胺配成浓溶液在一定的凝固浴中拉伸纺丝。这里聚苯胺的制备是苯胺在酸性介质下，用氧化剂氧化聚合。(2)后处理法。后处理法主要是在普通纤维表面进行化学反应，使导电性高分子吸附在纤维表面，使普通纤维具有导电性能。 高分子导电纤维主要应用于抗静电工作服、无菌服、无尘服、地毯、人造草坪，静电消除刷。并可用于电磁屏蔽、微波吸收和发热元件等。但从实际来看，由于这类材料本身刚度大、难溶、难熔，成型、成纤较为困难(某些在高腐蚀介质中溶解)，而且掺杂剂多数为毒性大、腐蚀性强的物质，且导电稳定性、重复性差、成本较高，因而目前用作防静电材料实用性有限。 3.防静电纺织品 静电在我们生活中无处不在，它的危害不容小觑。在工业生产中，织物或者衣物产生的静电可引起电击，虽然能量比较小，但也会产生干扰，如吸附灰尘，甚至导致严重的后果，例如在像石油化工这样易燃易爆场合，静电火花可能引起爆炸事故；在电子行业，静电导致电子元件受损，质量下降，甚至报废；而人们的健康也深受其害，据分析，静电轻则使人感觉不适、刺痛，重则可导致人们的色素沉着，引发心血管疾病。因此防静电显得尤为重要，防静电服等防静电纺织品的研究对于解决生产生活中的静电问题具有重大意义。 3.1 防静电超净面料 防静电超洁净面料一般采用涤纶为主体,涤纶长丝与高性能永久性导电纤维通过经向嵌织或经、纬向嵌织等特