靜電預防技術成果
摘要:
傳統的抗靜電產品主要為聚合物/碳黑(或金屬氧化物)復合材料,其中導電填料的添加量很高(20-40WT%),導致材料的成型加工性和力學性能變差。碳納米管的導電強度可達銅的10000倍以上;其機械強度是鋼的100倍,但重量僅是鋼的1/7,是一種新型納米導電纖維。本研究采用機械共混和原位聚合的方法,通過優化加工工藝及選用特殊分散劑,在碳納米管含量較低(<4wt%)的情況下,成功地制備了綜合性能優良的聚酯/碳納米管導電母粒及導電纖維。
關鍵詞:聚酯、碳納米管、機械共混、原位聚合、導電纖維
1. 導電、抗靜電復合材料簡介
化學纖維具有質量輕、綜合性能好、成型加工性好、價格低廉等優點,在紡織工業發展中占重要地位[1]。在全國紡織工業原料中,化纖已占63%。近20年化纖產量年平均增長15%,1998年中國化纖產量首次超過美國躍居世界第一,已占世界總產量的24%。紡織品出口2000年達到524億美元,占世界紡織品貿易額的13%。
多數化學纖維具有較高的體積電阻,在生產和使用中因摩擦和感應產生靜電。例如,穿著普通服裝在絕緣地面上行走時,人體靜電電位可達到3000V以上,外衣靜電電位可達到8000V以上。靜電使衣物的穿著舒適性差,較高的靜電壓可對人體產生電擊。靜電是化纖等紡織行業加工過程中的質量及安全事故隱患[2,3];瘜W纖維在紡織加工過程中,由于靜電作用,易使棉卷成卷不良、粘卷;梳棉機輸出的棉網成型不良,產生破邊等現象;在并粗細等工序中,由于靜電吸引而產生繞羅拉、纏皮輥現象,且在車間易產生飛花;在織造時易造成開口不清,并在使用中易吸附灰塵,產生纏繞、放電現象。靜電放電是化工、石油、礦山及粉碎加工等行業引起火災、爆炸等事故的誘發因素。另外,靜電放電產生的電磁輻射會對各種電子設備、信息系統造成電磁干擾,這是在電子、通信、航空、航天以及其它應用電子儀器的場合導致設備運轉故障、信號丟失、誤碼的直接原因之一。鑒于靜電引起的巨大危害,從1996年4月起實施的日本勞動安全衛生規定就要求所有工作服必須具有抗靜電性能,許多歐美國家也有類似的規定,在石油、化工、精密機械、煤礦、食品、醫藥等行業均對靜電的防護有特殊的要求。
聚合物/碳黑復合纖維是應用最為廣泛的導電纖維品種之一[4,5,6]。1974年美國Dupont公司率先開發了以含碳黑的PE為芯,PA66為鞘的皮芯復合導電纖維AntronⅢ;1978年日本東麗公司生產了以含碳黑的聚合物為島PAN為海的海島型導電纖維“SA 7”。此后各大化纖公司紛紛開始含碳黑復合導電纖維的研究與生產,到80年代末期,日本碳黑復合型導電纖維的年產量達到200t。
表1列出了文獻報導的部分導電纖維的特點及導電性能:
表1 部分導電纖維的特點及導電性能
導電纖維名稱
|
特點 |
體積電阻率
ρv(Ω•cm ) |
SA-7炭黑復合
導電腈綸短纖維
|
屬海島型復合纖維,炭黑高濃度集中于島相,形成纖維縱向導電通路,具有聚丙烯腈纖維的優良物性。 |
7X103 |
Antron炭黑復合
導電錦綸66
|
是以含炭黑高聚物為芯,尼龍66為鞘的同心圓狀芯鞘復合導電纖維,保持錦綸66纖維全部優良物理力學性能。 |
102-105 |
PAREL炭黑復合
導電錦綸6長絲 |
導電組分在中間的三層同心圓型復合纖維,炭黑含量少,導電性好,纖維力學性能符合要求。 |
102-105
|
皮芯復合導電滌綸
|
以涂SnO2的TiO2與PE、液態石蠟、硬脂酸為芯,以PET為皮,芯/皮比例為1:6 ,纖維保持優良物性。 |
5.5X107 |
在傳統的聚合物/碳黑復合導電纖維中,導電填料的添加量很高(20-30WT%),導致材料的成型加工性和力學性能變差,急需尋找新的導電填料以制備綜合性能優良的導電復合材料,國際學術界與知名公司均看好碳納米管作為新一代導電填料的學術研究價值及巨大的商業價值。
2. 碳納米管(CNT)的特性
碳納米管直徑一般為幾納米至幾十納米,長度可達數微米甚至數毫米。它是空心的管狀纖維結構[7,8],具有很強的表面效應,量子尺寸效應,局域場效應和特殊的界面區等很多奇異的物理和化學現象。它的導電強度可達銅的10000倍以上;其強度是鋼的100倍,但重量僅是鋼的1/7。此外 ,碳納米管具有的比表面積適中、充放電能力強等物理及電學特性 ,可用于汽車、機械、電子、軍事等領域的超級電容器制造 ,并可與各種金屬、非金屬及高分子材料復合組成綜合性能優異的高強度復合材料、導電材料、屏蔽材料及隱身材料等等。
碳納米管作為一種新型材料被發現至今已十余年,但尚未得到工業應用。主要有兩大制約因素:一是碳納米管低成本大批量制備技術;另一個是深入的應用技術。本實驗室已成功地實現了15公斤/小時碳納米管大批量生產,圖1顯示了碳納米管的聚集狀態及微觀結構。該項技術已于2001年11月通過了教育部組織的專家鑒定,并獲中國專利授權(CN01118349.7)[9,10]。
圖1 碳納米管的聚團結構
另外,我們在碳納米管表面修飾、高溫純化、高分子復合等應用技術的開發方面做了大量基礎研究工作。
3. 機械共混制備聚酯/CNT導電纖維
機械共混具有低成本、高效率、工藝穩定等優點,是制備復合材料最為常用的方法。由于碳納米管是以催化劑為中心放射性外延生長的,且具有很大的(102-103)長徑比和高的表面能,一般以微米級的聚團存在。許多研究表明,碳納米管在聚合物中極易團聚,產生分相,削弱了與高分子基體間的接口結合力,使其自身優異的性能不能在復合材料中反映出來。
本實驗采用預混-擠出-切粒-紡絲加工過程,控制擠出溫度在230-270℃,螺桿轉速為40-150rpm。通過大量共混試驗及微觀分析,發現偶聯劑對碳納米管在聚酯基體中分散性有很大的影響,并且直接決定了復合材料的導電性。優化了共混工藝及分散劑以后,在CNT添加量(重量比)較低時制得的復合材料的體積電阻大幅度下降(降低1012以上),達到了導電纖維的標準(見表2)。
表2 聚酯/碳納米管復合材料的體積電阻率
樣品 |
分散劑 |
CNT(wt%) |
ρv (Ω·cm ) |
普通聚酯 |
\ |
\ |
1014 |
1 |
I |
0.5 |
>107 |
2 |
2 |
3 |
4 |
4 |
II |
0.5 |
>107 |
5 |
2 |
3.8×103 |
6 |
6 |
4.0×102 |
7 |
10 |
3.5×101 |
通過掃描電鏡對碳納米管在聚酯基體中的分散狀態進行了分析,采用I號分散劑時,碳納米管呈明顯聚團狀(如圖2),未能形成導電通路,因而復合材料的體積電阻較高。采用II號分散劑時,碳納米管聚團被打開(如圖3),由于碳納米管長徑比很大,只需很小的用量就能形成導電網絡,使材料具有良好的導電性。
圖2 聚酯/CNT的掃描電鏡照片(I號分散劑)(圖中園形明亮區為CNT聚團)
圖3 聚酯/CNT的掃描電鏡照片(II號分散劑)-良好的分散性
4. 原位聚合制備聚酯/CNT導電纖維母粒
原位聚合是制備納米復合材料的有效方法。由于碳納米管的分子結構與聚合物有一定的相似性,且表面有少量的羥基、羧基等極性基團,通過原位聚合反應,可以使碳納米管與高分子產生化學結合,從而改善兩相間的相互作用,起到導電和增強的效果。
本實驗過程為:碳納米管預分散-單體酯化-縮聚反應。表2列出了原位聚合制備的聚酯/碳納米管復合材料的體積電阻率。
表2 聚酯/碳納米管復合材料的體積電阻率
樣品 |
CNT(wt%) |
ρv (Ω·cm ) |
µ |
普通聚酯 |
\ |
1014 |
0.650 |
1 |
0.6 |
2.0×107 |
0.561 |
2 |
2 |
6.5×104 |
0.479 |
3 |
4 |
3.9×102 |
0.250 |
由表2可見,加入少量碳納米管以后,復合材料的體積電阻大幅度下降。隨著碳納米管含量的逐步增加,聚酯的粘度有所降低,但能夠滿足后續紡絲工藝的要求。
通過掃描電鏡對碳納米管在聚酯基體中的分散狀態進行了分析,發現碳納米管的聚團大部分被打開,高分子滲透到了聚團內部。當碳納米管含量達到4%時,在聚酯基體中形成了導電網絡( 見圖4)。
圖4 原位聚合制備的聚酯/CNT(4WT%)的掃描電鏡照片
5. 紡絲
采用復合紡絲的方法,制備了聚酯/CNT復合導電纖維,并用該纖維制成織物(見圖4)。
圖4 聚酯/CNT復合導電纖維及織物
6. 對電導率資料的理論分析
將采用II號分散劑機械共混和原位聚合兩種不同方法得到的復合材料體積電阻率數據換算為標準單位的體積電導率數據,并在雙對數坐標下對碳納米管含量作圖,得到較好的線性關系,如圖5所示。由此說明,實驗中制備的碳納米管/聚酯復合材料導電性屬于典型的滲流行為,滿足滲流定律公式:
式中:σ為電導率,K為常數,ρ為碳納米管含量,ρc為滲流閾值,t為滲流指數
由實驗數據的擬合結果可知,兩種方法制備的碳納米管/聚酯復合材料滲流導電行為具有不同的常數K和滲流閥值ρc,但具有相同的滲流指數t值,約為5.5。該滲流指數值也與本實驗室研究的其它碳納米管/高分子復合材料的滲流導電指數吻合,可能與本實驗室所產碳納米管的團聚結構有關。兩種方法的滲流閾值ρc均在0.01~0.1%之間,表明在聚酯基體中加入很少量的碳納米管就可能達到導電閾值,使聚酯體積電阻率開始迅速下降。相關規律有待于進一步的理論分析和低含量碳納米管復合材料的實驗驗證。
6. 小結
通過機械共混和原位聚合的方法,制備了聚酯/碳納米管導電復合材料,并對其微觀結構進行了深入分析。
采用機械共混的方法,通過控制擠出工藝及偶聯劑,在碳納米管含量較低(2WT%)的情況下,就能使復合材料導電。
采用原位聚合的方法,在碳納米管含量達到4WT%時,復合材料具有較好的導電性。從試驗結果及微觀分析來看,需要進一步改善碳納米管的分散狀態,以降低其用量。
下一步還需要進一步完善復合紡絲的工藝,以制備導電性好的復合纖維。
參考文獻:
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10.Yu Hao, Zhang Qunfeng, Wei Fei, Qian Weizhong, Luo Guohua, Carbon 2003(41):2855-2863.
導電纖維是采用共混融熔紡絲所制造的纖維,或采用金屬纖維包覆、表面加工等使纖維具有優良的導電性。導電纖維在電子業、醫藥及精密儀器等領域應用非常廣泛。 目前開發的導電纖維有: 1、新型聚酯高導電纖維MeganaE5 2003年日本Unitika纖維公司開發的新型聚酯高導電纖維MeganaE5,是一種含碳雙組分長絲。該纖維采用與特殊的高導電纖維相配套的雙組分紡絲工藝,最大限度地發揮該材料的優點,在織物表面涂上親水樹脂或紡入一部分其他纖維,彌補該材料回潮率低,疏水性高,容易產生靜電的缺點,最大限度的滿足該纖維的更高性能要求。同時為提高導電率,在聚合物中還加入具有導電性能的高濃度碳,從而獲得較高的穩定性能。該纖維截面有呈三葉排列的碳粒子。該纖維導電率是常規導電纖維的2倍。它主要用于制作特殊環境下的制服,包括半導體廠清潔室內使用的清潔服、抗靜電材料等。該纖維于2003年在日本銷售50多萬米。 2、調節溫度的尼龍纖維 日本鐘紡合纖公司日前與出光公司聯合開發出了世界首款可調節溫度的尼龍纖維。該纖維可以根據外界氣溫的急劇變化,將衣服里面的溫度調節到人體感覺最舒服的程度。新的纖維里邊安裝有出光公司開發的可以隨溫度變化吸熱和放熱的“溫度調節聚合物”。不管在熱天還是冷天,都能夠保持人體表面的溫度。 3、導電纖維Belltron Belltron是將碳黑或白色金屬化合物作為導電性微粒、按一定濃度配合制作成導電材料,再與普通高聚合物通過熔融復合紡絲而制得導電纖維。所以,在織物中只要少量混入Belltron,即可發揮充分的抗靜電性能,因其作用并不依賴于水分,它在低濕度環境下仍能發揮穩定的抗靜電性能。由于普通高聚物成分保持了一般合成纖維的物理性,因此Belltron對彎曲、摩擦、沖擊等物理作用顯示出優異的耐久性。而且經洗滌、干洗、紫外線照射、染色后整理等過程,其導電性能也不下降,有著極高的穩定性。 4、聚苯胺復合抗靜電面料 中國采用合成纖維為導體,聚苯胺為導電劑,成功制成了具有優異導電性能的復合導電纖維。此纖維在服用方面可與普通合成纖維交織制成抗靜電面料,制作抗靜電工作服;為了孕婦、兒童的安全需要,也可作電磁波屏蔽的保護服。 復合導電纖維在導電材料和抗靜電領域應用廣泛,可制作半導體器件,電磁波屏蔽材料及抗靜電材料。
本文來自《中華紡織網》
紡織品特別是化纖制品的靜電問題已經越來越多的被人們重視。為了解決織物靜電問題,主要采用了抗靜電后整理法、吸濕性纖維混紡法、導電纖維混紡或交織法等,其中前兩種方法由于耐久或受環境條件的限制,應用受到了限制;而導電纖維混紡法越來越多的得到廣泛應用。在導電纖維類中,有機復合導電纖維由于與其他纖維性質類似,易于混紡或交織,易于染色等優點,應用更廣泛。
有機復合導電纖維幾乎可與各種纖維混紡或交織,但在紡織加工時應根據混紡纖維種類、加工過程、最終用途等選擇適當的導電纖維。同時,在染整加工時應選擇適當的工藝,以使導電纖維發揮更佳的效果。
含有機導電纖維織物的前處理
各種有機導電纖維由于基體(PA6、PA66、PET等)的不同、導電物質(炭黑、金屬化合物等)的不同、截面形狀(皮芯型、偏心小圓、中心小圓、薄片夾心等)的不同,對于染整加工前處理的表現也不同。
前處理根據混紡織物的不同而有不同的加工工藝。對于毛織物或毛滌織物,主要受到濕熱、酸、還原劑等作用,以除雜、洗呢、縮呢、漂白等;對于滌棉或棉織物,主要受到濕熱、堿、氧化劑等作用,以退漿、去雜、煮練、漂白等;對于滌綸長絲仿毛或仿絲綢等織物,主要受到濕熱、堿等作用,以退漿、去除油劑、減量等;對于滌錦復合織物,主要受到濕熱、堿等作用,以退漿、去除油劑、開纖等。所以,有機導電纖維在這些織物中,會承受不同的化學作用。所幸運的是,大多有機導電纖維對于濕熱、酸、堿、氧化和還原等化學處理都具有一定的耐受能力。但是,有些劇烈條件如強酸或強堿會影響到導電纖維基體的性能,從而影響其使用。
表1是尼龍6織物在不同減量處理時的強力變化,處理溫度為:130℃、30min。
表2和圖1是滌綸長絲軍港呢和滌錦(PA6)長絲織物在不同減量情況下的強力變化。從中可以看出,尼龍6在對堿是較敏感的,在熱堿中由于降解,造成的強力下降較大,但隨著堿濃度的增大,在一定時間內強力變化不大。這與滌綸的減量不同,滌綸隨著堿濃度的增大,減量率增大,發生剝皮現象,纖維變細,從而使得強力降低。從表2和圖1也可以看出,初始時滌錦復合織物的強力下降較快,隨后變緩,而滌綸的強力一直下降。
表1 尼龍6織物在不同滌綸減量處理時的強力變化
織物及處理 |
經向強力,N |
緯向強力,N |
經向強力下降,% |
緯向強力下降,% |
錦綸6坯布 |
1080 |
966.7 |
0 |
0 |
軍港呢堿量7.1%時錦綸濺布(15g/l) |
540 |
470 |
50 |
51.4 |
軍港呢堿量13.7%時錦綸6布 |
526.7 |
470 |
51.2 |
51.4 |
軍港呢堿量33% 時錦綸6布 |
503.3 |
430 |
53.4 |
55.5 |
軍港呢堿量13.7% 時錦綸6經過前定型布 |
531.7 |
466.7 |
50.8 |
51.7 |
表2 不同織物不同減量對其強力的影響
滌綸長絲軍港呢 |
滌錦(PA6)復合長絲織物 |
減量率,% |
強力,N |
強力下降,% |
減量率,% |
強力,N |
強力下降,% |
0 |
1130 |
0 |
0 |
1147 |
0 |
4.5 |
1115 |
1.3 |
3.5 |
995 |
13.2 |
5.6 |
1097.5 |
2.9 |
4.4 |
985 |
14.1 |
6.6 |
1002.5 |
11.2 |
5.6 |
975 |
14.9 |
7.2 |
965 |
14.6 |
6.5 |
915 |
20.2 |
8.4 |
940 |
16.8 |
7.6 |
907 |
20.9 |
10.8 |
920 |
18.6 |
8.4 |
890 |
22.4 |
12.6 |
897 |
20.7 |
12.2 |
880 |
23.3 |
15.2 |
830 |
26.5 |
14.0 |
850 |
25.9 |
16.5 |
798 |
29.4 |
18.1 |
810 |
29.4 |
21.5 |
725 |
35.8 |
24.8 |
780 |
32 |
27 |
560 |
50.4 |
28.4 |
705 |
38.5 |
36.8 |
430 |
61.9 |
34.1 |
700 |
38.9 |
41.8 |
320 |
71.6 |
|
|
|
53.4 |
235 |
79.2 |
|
|
|
另外,從錦綸6在純堿中強力變化較小,這點從表3可以看出。在純堿浴70℃下強力沒有發生變化。
表3 錦綸6在熱純堿中的強力變化
1#錦綸6織物 |
5g/l 純堿 |
70℃×40min |
強力(T) 1110N |
2#錦綸6織物 |
10g/l 純堿 |
70℃×40min |
強力(T) 1100N |
3#錦綸6織物 |
15g/l 純堿 |
70℃×40min |
強力(T) 1100N |
4#錦綸6織物 |
20g/l 純堿 |
70℃×40min |
強力(T) 1080N |
注:1#~4#工藝流程: 180℃×40S—加純堿處理—100℃×50S烘干
因此,在滌綸長絲類織物實際生產時,如需較大減量時,應盡量避免使用錦綸6為基體的導電纖維,而且選擇滌綸或錦綸66為基體的導電纖維時也要避免使用表面涂碳的皮芯型。對于毛滌或毛織物類,可盡量使用尼龍為基體的導電纖維,因為尼龍比滌綸更耐酸,而且染色方便。通常熱處理對織物混入的有機導電纖維的導電性能影響不大。
含有機導電纖維織物的染色
由于有機導電纖維通常在織物中,用量較小,所以一般不需要在染色時特別注意。但對于一些深色織物中,混入淺色導電絲時,應當對導電絲染色。
對于滌綸基的導電纖維,可以用分散染料染色,這在毛滌混紡、滌棉混紡及純滌織物中應用起來很方便。對于尼龍基的導電纖維,可以采用酸性染料、中性染料、活性染料及分散染料染色,對于牢度要求較高時,應盡量采用中性染料染色,因此,尼龍基的導電纖維用于純毛織物、毛滌織物、錦綸織物及滌錦復合織物都具有染色方便的特點;用于滌綸或滌棉混紡織物時,應對分散染料加以選擇,否則有些分散染料會不上染尼龍或染色較淺,這時也可以采用酸性或中性染料補色的方法。
含有機導電纖維織物的后整理
通常來說,含有機導電纖維織物的后整理根據整個織物的最終用途來實施,勿需特別處理,尤其對于有機導電短纖混紡織物更是如此。有些織物需要柔軟整理,可采用柔軟劑;有的需要抗皺整理,可采用抗皺整理劑;有的需要吸濕舒適整理,可采用防靜電劑整理;有的可能需要復合處理,以達到多種要求,如仿毛長絲軍港呢等,既要柔軟抗皺,又要防污吸濕。
對于有機導電長絲用于純滌等化纖織物時,由于導電纖維的嵌入,使得織物摩擦產生的靜電大多得以電暈放電或泄漏放電,不會出現主動吸灰的現象。但在干燥及空氣灰塵較多時,沉落在織物表面的灰塵顆粒會因導電纖維周圍的放電而集中于導電纖維周圍,形成灰條。解決此問題的辦法是利用高吸濕性整理劑處理織物,降低織物整個表面的比電阻,增強織物整個表面的靜電泄漏能力,同時還能達到吸濕、舒適、防污和易去污等效果。這里重點介紹抗靜電多功能整理劑JPTM-01(即PTM-01)在多異長絲仿毛凡立。ㄜ姼勰兀┑膽们闆r。
含有機導電纖維軍港呢后整理
試驗材料及方法
①試驗儀器:Mathis 自動程控LTE烘箱; 臺灣亞磯小軋車;洗滌機;HANAU色牢度計;SYG7001色牢度計;SYG7001汗漬牢度計;HANAU絕緣氙燈色牢度計。
②試驗材料:滌綸長絲仿毛軍港呢 ; 試劑如下。
品名 有效成份 供應商
抗靜電劑NX 15%
抗靜電劑TS 15%
抗靜電劑JPTM 15% 上海新綸
柔軟劑JPBC(氨基硅類) 15% 上海新綸
柔軟劑HWB(環氧硅類) 15% 上海新綸
柔軟劑HWR(多醚鍵硅類) 15% 上海新綸
抗靜電劑JPTM-01 13% 上海新綸
③測試方法:
易去污性能測試:滴一滴污油滴在織物表面上,并在其上加2公斤負荷,保持10分鐘。將織物浸入蒸餾水中,觀察塵污釋放情況。
水洗色牢度測試:使用HANAU色牢度儀按照GB/T3921.3-1997 ISO 105-C03:1989 進行測試。
摩擦脫色色牢度試驗:使用SYG7001色牢度計,按照GB/T3920-1997 ISO-X12: 1993 進行測試。
汗漬牢度試驗(酸/堿):使用SYG7001汗漬牢度計,按照GB/T3922-1995 ISO 105-E04:1994 進行測試。
熱處理色牢度試驗 GB/T6152-1997 ISO 105-X 11:1994
光照色牢度試驗(氙燈):使用HANAU絕緣氙燈色牢度計按照GB/T8427-1998 ISO 105-B02:1994進行測試。
折痕回復角:使用YG 541織物彈性儀按照BG/T3819-1997(=ISO 2313: 1972)進行測試。
織物靜電測試(靜電值/半衰期):使用LFY-4B靜電儀按照FZ/T01042-1996(條件:20±2℃,40±3%)測試。
親水性試驗:按照AATCC 79方法進行試驗。
耐水洗試驗操作方法:本試樣采用y(B)089全自動縮水率機,用2公斤試樣布,將試樣布全部放入機內,因樣布重量不夠,用備好的襯衣布湊足重量,每次用標準合成洗滌劑放25g。程序編號為采用4A:程序為加熱洗滌及漂洗時的攪拌為緩和,溫度為50℃±3,液面高度為10cm,該洗滌溫度下洗滌8min冷卻,加冷水到液面13cm,然后攪拌3min;脫水再進水至13cm,然后攪拌2min;脫水再進水至13cm,然后攪拌2min再脫水。完成以上程序為一次洗滌,試驗耐30次或50次水洗則重復以上操作。
試驗內容
①整理劑性能小樣試驗(試驗1)
對織物單獨用抗靜電劑和柔軟劑整理后,考察單一得抗靜電劑或柔軟劑對織物彈性、抗灰塵沾污性能、吸水性和易去污性能的影響。具體配方及工藝見表3-1。
表3-1 整理劑性能試驗配方及工藝
|
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
助劑 |
TS |
NX |
JPTM |
JPTM-01 |
JPBC |
HWB |
HWR |
用量(g/L) |
25 |
25 |
25 |
20 |
20 |
20 |
20 |
PH值 |
5-6 |
NaHCO33g/L |
5-6 |
5-6 |
5-6 |
5-6 |
5-6 |
溫度(℃) |
135 |
135 |
135 |
135 |
135 |
135 |
135 |
時間(s) |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
軋液率(%) |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
采用棕綠軍港呢,在化驗室中的小軋車上浸軋:浸軋:二浸二軋,試驗用小軋車,在100°C條件下烘干,然后在135°C 焙烘50 秒。
②后整理工藝小樣試驗(試驗2)
采用棕綠軍港呢,在試驗1中選出性能較好的抗靜電劑和柔軟劑,進行優化試驗。在大機上浸軋:一浸一軋,在100°C條件下烘干,然后在135°C 焙烘50秒。具體配方及主要參數見表3-2。
表3-2 大樣試驗配方及主要工藝參數
方案 |
A |
B |
C |
D |
助劑
用量
(g/l) |
NX |
25 |
— |
— |
25 |
JPTM-01 |
— |
25 |
25 |
— |
JPBC |
20 |
20 |
|
|
HWR |
— |
— |
20 |
20 |
NaHCO3 |
3 |
— |
— |
3 |
PH值 |
|
5-6 |
5-6 |
|
溫度(℃) |
135 |
135 |
135 |
135 |
時間(s) |
50 |
50 |
50 |
50 |
軋液率(%) |
65 |
65 |
65 |
65 |
試驗結果及討論
對試驗一所選取的抗靜電劑和柔軟劑單獨對織物進行整理,整理后的織物性能指標見表3-4~表3-7,從表3-4所列的折皺恢復度測試結果可以看出,經柔軟劑JPBC處理的5#樣表現出優異的彈性恢復性能,有機硅柔軟整理后織物的急、緩彈性度,無論是軋焙后,還是洗15或30次以后均很好,都比單純用抗靜電劑整理的要好。從表3-5織物的色牢度測試數據來看,以經抗靜電劑JPTM處理的3#樣和經柔軟劑HWR處理的5#樣表現出優良的性能,用抗靜電劑NX整理后熨燙色牢度中的干變色和潮變色以及耐皂洗色牢度中的變色項較差,其它方案各項性能相差無幾。從表3-6吸灰試驗結果來看,以經抗靜電劑JPTM-01處理的4#樣和抗靜電劑NX處理的2#效果最好,吸灰最輕。根據以上試驗數據,選擇性能較佳的抗靜電劑和柔軟劑進行組合試驗。
表3-4 各種處理織物的彈性恢復性能(試驗一)
方案 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
軋焙后 |
急 |
304.0 |
306.0 |
305.8 |
303.8 |
305.4 |
311.6 |
299.2 |
緩 |
320.4 |
319.6 |
320.8 |
317.2 |
318.0 |
322.6 |
312.2 |
洗15次后 |
急 |
302.2 |
316.0 |
304.2 |
311.8 |
325.0 |
322.0 |
313.4 |
緩 |
313.6 |
327.6 |
314.2 |
321.2 |
330.2 |
330.2 |
325.4 |
洗30次后 |
急 |
316.2 |
326.6 |
320.2 |
307.6 |
330.0 |
323.4 |
314.0 |
緩 |
324.8 |
333.8 |
330.2 |
317.0 |
338.9 |
332.2 |
322.9 |
注:軋烘前軍港呢急彈為297.4°,緩彈310.2°。
表3-5 色牢度測試結果
方案 |
耐燙色牢度 |
耐皂洗色牢度 |
耐摩擦色牢度 |
干變色 |
潮變色 |
潮棉沾色 |
濕變色 |
濕棉沾色 |
變色 |
滌沾色 |
棉沾色 |
干棉沾色 |
濕棉沾色 |
整理前 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
3 |
4-5 |
4-5 |
1# |
4-5 |
4 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
3 |
4 |
3-4 |
2# |
3 |
3-4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
3 |
4-5 |
3 |
4-5 |
3-4 |
3# |
4 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
3 |
4-5 |
3-4 |
4# |
4 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
3 |
4-5 |
3-4 |
5# |
4 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
3-4 |
4-5 |
4 |
6# |
4 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
2-3 |
4 |
3 |
7# |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
3 |
4-5 |
4-5 |
表3-6 吸灰試驗
方案 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
7# |
軋焙后 |
— |
— |
— |
— |
+ |
— |
— |
洗15次后 |
+ |
— |
— |
— |
+ |
+ |
— |
洗30次后 |
+ |
— |
+(輕) |
— |
+ |
+ |
+ |
(吸灰:+ 不吸灰:—)
②生產設備進行的大試(試驗二)的結果見表3-7~表3-14。從表3-7可以看出,抗靜電劑NX與柔軟劑JPBC一起使用的彈性回復性能明顯差于其它方案,抗靜電劑JPTM-01與柔軟劑JPBC或HWR一起使用處理后的織物經多次洗滌后彈性回復性能明顯差于其它方案;抗靜電劑JPTM-01與柔軟劑JPBC一起使用和抗靜電劑NX與柔軟劑HWR一起使用彈性回復性能出色。
從表3-8染色牢度可以看出,抗靜電劑NX與柔軟劑HWR處理后的織物耐燙色牢度中的濕變色性能、耐皂洗色牢度中的變色性能、棉沾色性能、耐摩擦牢度中的濕棉沾色性能均較其它方案為差;抗靜電劑NX與柔軟劑JPBC處理后的織物耐燙色牢度中濕棉沾色性能、耐皂洗牢度中的棉沾色、耐摩擦色牢度中濕棉沾色三項也較差;而抗靜電劑JPTM-01整理后的各項牢度性能較為出色。這說明JPTM-01對織物的色牢度影響較小。
表3-7 彈性測試結果(試驗2)
方案 |
A |
B |
C |
D |
整理后 |
急 |
295.8 |
311.8 |
311.6 |
313.0 |
緩 |
306.2 |
321.6 |
321.0 |
322.6 |
洗15次后 |
急 |
308.4 |
316.8 |
312.6 |
311.4 |
緩 |
318.4 |
326.4 |
322.4 |
320.2 |
洗30次后 |
急 |
298.6 |
314.4 |
317.0 |
297.9 |
緩 |
307.8 |
324.4 |
325.4 |
309.2 |
表3-8 色牢度測試結果
方案 |
耐燙色牢度 |
耐皂洗色牢度 |
耐摩擦色牢度 |
干變色 |
潮變色 |
潮棉沾色 |
濕變色 |
濕棉沾色 |
變色 |
滌沾色 |
棉沾色 |
干棉沾色 |
濕棉沾色 |
整理前 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
4-5 |
3 |
4-5 |
4-5 |
A |
3-4 |
3-4 |
4-5 |
2-3 |
4-5 |
2 |
3-4 |
2 |
3-4 |
2 |
B |
4 |
4 |
4 |
4 |
4-5 |
4 |
4-5 |
3 |
4-5 |
3-4 |
C |
4 |
4 |
4 |
4 |
4-5 |
3-4 |
4-5 |
3 |
|
3-4 |
D |
4 |
4-5 |
4-5 |
3 |
3-4 |
2-3 |
3-4 |
2 |
3-4 |
2 |
從表3-9來看,織物經整理后,其親水性有較大提高,而且抗靜電劑與親水型有機硅混用比與氨基硅更好。
從表3-10織物整理前后的表面電阻來看,抗靜電劑JPTM-01具有較好的電荷泄漏性能,并且具有良好的耐久性,它可使仿毛滌綸織物的表面電阻下降5個數量級。這從表3-11也可以發現類似的規律,說明JPTM-01具有較好的抗靜電性能。
表3-9 整理后織物親水性能測試結果(秒)
方案 |
A |
B |
C |
D |
整理前 |
>60 |
>60 |
>60 |
>60 |
整理后 |
3 |
6 |
<1 |
2 |
洗5次后 |
37 |
1 |
<1 |
<1 |
洗10次后 |
8 |
1 |
<1 |
<1 |
洗20次后 |
2 |
1 |
<1 |
<1 |
洗30次后 |
1 |
2 |
<1 |
<1 |
表3-10 織物表面電阻(Ω)
方案 |
A |
B |
C |
D |
整理前 |
1014 |
1014 |
1014 |
1014 |
整理后 |
1010 |
1010 |
109 |
109 |
洗15次后 |
1010 |
1010 |
109 |
109 |
洗30次后 |
109 |
1010 |
109 |
1010 |
測試儀器:日本SLD699表面電阻測試儀
表3-11 整理后織物半衰期測試(S)
方案 |
A |
B |
C |
D |
初始 |
2.0s |
1.8s |
1.5s |
2.0s |
790V |
575V |
500V |
700V |
洗5次后 |
3.0 s |
2.0s |
2.0s |
2.0s |
1000V |
750V |
670V |
910V |
洗10次后 |
2.5s |
2.0s |
2.0s |
2.0s |
1000V |
695V |
600V |
725V |
洗20次后 |
2.5s |
2.0s |
1.8s |
2.3s |
950V |
750V |
635V |
1000V |
洗30次后 |
2.3s |
2.0s |
1.8s |
2.0s |
865V |
640V |
575V |
710V |
測試條件:20℃、40%RH
從表3-12和3-13可以看出,經過整理后,織物具有較耐久的抗吸灰性能和抗粉塵沾污性能,尤其采用抗靜電劑JPTM-01與親水型有機硅混用時更明顯。表3-14說明仿毛織物經JPTM-01整理后具有良好的易去污性能。
表3—12 織物整理后吸灰情況
方案 |
A |
B |
C |
D |
整理后 |
— |
— |
— |
— |
洗15次后 |
— |
— |
— |
— |
洗30次后 |
— |
— |
— |
— |
洗50次后 |
— |
— |
— |
— |
(吸灰:+ 不吸灰:—)
表3-13 抗有機粉塵沾污性能
方案 |
A |
B |
C |
D |
整理前 |
+++ |
+++ |
+++ |
+++ |
整理后 |
— |
— |
— |
— |
洗15次后 |
— |
— |
— |
— |
洗30次后 |
+ |
+ |
— |
— |
“+++”嚴重沾污“++”一般沾污 “ +”為輕微沾污 “—”為不沾污
試驗方法:以聚乙烯細粉(化纖用聚乙烯臘分散劑)為污源,將沾污粉5克倒入布面上, 用手摩擦往復10次,然后,輕輕地把織物的一邊拉起,若在織物上有集中沾污為有沾污,記為“+”;否則為無,記為“—”。
表3-14 易去污性能
方案 |
A |
B |
C |
D |
整理后 |
一般 |
較好 |
更好 |
較好 |
洗5次后 |
一般 |
較好 |
更好 |
較好 |
洗10次后 |
一般 |
較好 |
更好 |
較好 |
洗20次后 |
一般 |
較好 |
更好 |
較好 |
洗30次后 |
一般 |
較好 |
更好 |
較好 |
綜上所述:
抗靜電劑JPTM-01綜合性能優于其他類型的抗靜電劑,在同類型抗靜電劑中,其耐久性更好;特別適應于化纖仿毛織物,能使織物面電阻下降5個數量級,賦予織物良好的防污性能和易去污性能以及親水性能,使化纖織物具有良好的舒適性?梢杂行Ы鉀Q有機導電纖維長絲局部沾污問題,同時對成品色牢度影響較小。
抗靜電劑JPTM-01的結構、滲透及易去污原理見圖2。
抗靜電劑JPTM-01系非離子化合物可與大多數柔軟劑、常規的后整理助劑、增白劑和其他紡織助劑(特別是滲透劑),以及某些系列染料具有相容性。
JPTM-01可根據需要與其他助劑復合使用,如需提高織物的柔軟性能和彈性可與氨基硅混用;如需在保證易去污同時,增強彈性和柔軟時,可與親水型有機硅混用。
抗靜電劑JPTM-01特別適用于滌綸及其混紡產品的耐久性抗靜電舒適整理,如與導電纖維結合使用,可作潔凈服裝等。亦可用于其它材料的抗靜電整理,如錦綸、丙綸纖維、醋酸纖維和與羊毛、真絲、棉、粘膠的混紡產品。
2004-09-20
近期,一款具有永久性抗靜電性能的面料在江蘇吳江研制成功并投放市場。
據了解,該面料是吳江新民紡織科技股份有限公司研發出的新品種,投放市場后,引起了商家們,特別是一些生產特種行業服飾的生產廠家們的極大關注。
根據新民紡織科技股份有限公司技術部負責人生向記者介紹,永久性抗靜電面料屬于功能性面料,是在噴氣織機上交織而成的,以其特有的永久性抗靜電性能,良好的服用性和優良的透氣性,在很短時間內就被市場的大部分商家所接受。由于該產品適合多種特殊行業及通常的服飾用品,因此具有較大的市場潛力。
據悉,永久性抗靜電面料的產品有滌綸/導電纖維/天絲、差別化滌綸/導電纖維/棉、滌綸/導電纖維/粘膠等。此類面料具有耐洗而不會降低抗靜電的效果,不僅是制作軍工、煤礦、采油等特種行業服裝的理想面料,還是室內裝飾、床上用品和高檔服裝的理想面料。
中國石油網/2002-03-07
中國石油網消息:由西安華捷科技發展有限公司研制生產的防微波、抗靜電遠紅外多功能防護精紡面料最近通過有關了科技成果與新產品鑒定。隨著通訊、廣播電視、電腦、家電等行業的迅速發展,電磁環境日漸復雜,電磁危害也日趨嚴重。據介紹,西安華捷公司研制的這種多功能精紡面料,以粗紡毛纖維為基體,增加了高性能特種金屬導電纖維與遠紅外纖維材料。用該面料制作的服裝兼有屏蔽微波輻射、永久性防靜電等多種防護功能,解決了金屬纖維與毛纖維的混紡織造和染整工藝中的關鍵問題,主要技術性能達到了國內領先水平。
廈門商報/1999-06-28
新華社東京6月27日電(記者 張可喜)日本研究人員最近研制出一種僅有一個分子粗細的導電纖維,并將其稱之為世界上最細的“電線”。 這種導電纖維是由日本工業技術院物質工程工業技術研究所研制出來的。它的直徑僅3納米,中心部分是具有良好導電性的丁二炔鏈,四周包裹著糖的衍生物,以作為絕緣層,防止漏電。據認為,這種納米級“電線”可以應用在超小型的電子元件和微型機械上。
———讓您舒適健康又無靜電困擾
深圳晚報/2004-11-26 17:08
人們喜歡羊絨制品的輕薄柔軟、手感滑糯的感覺以及其極佳的保暖作用。但卻不喜歡它在穿著時帶有靜電的現象。如今,科技的進步卻能使魚與熊掌兼得。鄂爾多斯,采用獨創專利技術,率先將高科技導電纖維應用于羊絨制品中,制成了永久抗靜電的羊絨制品,并將這一成果奉獻給了消費者。
鄂爾多斯,作為我國乃至世界規模最大的羊絨制品加工企業,其羊絨制品的生產營銷量占到中國的40%和世界的30%。長期以來,優質的鄂爾多斯白山羊絨被譽為″纖維鉆石″。目前,鄂爾多斯已將該高科技導電纖維技術成功運用于精紡、粗紡羊絨針織和羊絨機織產品上,并被國家專利局正式授予專利權。永久抗靜電的羊絨高檔產品成為鄂爾多斯一絕,已得到國內、國際市場的普遍認可和贊賞。該類羊絨制品,不僅具有永久性抗靜電作用,徹底消除了靜電對人體的侵擾、增加了綠色環保的新內涵,使穿著更舒適,而且能夠有效防止粘身現象和灰塵附著,服用性能更趨完好,同時在一定程度上減少了電磁輻射污染對人體的侵害,有利于人身保健。實驗結果表明,該類產品在50次洗滌的條件下,抗靜電效果不變,隨著洗滌次數的增加,抗靜電效果還會進一步增強。
今年,永久抗靜電的羊絨衫、羊絨褲、羊絨大衣、羊絨圍巾、披肩、羊絨毯和各類羊絨制品將大批量(200萬件以上)上市,出現在國內各大商場,消費者 將分享鄂爾多斯人的最新技術成果,感受鄂爾多斯人最直接的關愛。
鏈接
進入秋冬季節,我國,尤其是北方地區,天氣變得干燥,衣物、毛發常常受到靜電的困擾,因穿著時的摩擦而產生靜電效應,使人常感不適。
經醫學專家長期研究表明: 長期的靜電干擾和侵襲,會影響人的身心健康,產生焦躁、頭痛、胸悶、咳嗽等反應。短期靜電干擾和侵襲,也會對皮膚產生刺激,引起皮膚瘙癢、嚴重的還會引發支氣管哮喘和心率失常。靜電危害,不容忽視。為從根本上解決羊絨制品摩擦起電的問題,有關科學家進行了長期的研究,但最終取得成果的是鄂爾多斯的科技人員。無靜電羊絨制品可謂是對人類生活的一大貢獻。
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