Первый этап
Используйте гигроскопичный антистатик для обработки поверхности волокна или ткани.
Вода обладает высокой электропроводностью. Пока поглощается небольшое количество воды, проводимость полимера может быть значительно улучшена. Вода может служить средой переноса заряда, способствовать движению ионов к противоположному электроду, а когда вода восстанавливается, ее можно пополнять из атмосферы. Используя это свойство воды, был разработан ряд антистатиков. Антистатик представляет собой поверхностно-активное вещество, имеющее гидрофильную группу и гидрофобную группу. Гидрофобная группа ориентируется на поверхность волокнистого материала, адсорбируется на границе раздела фаз и изменяет состояние границы раздела фаз; гидрофильная группа направлена в космос и поглощает водяной пар в атмосфере.
Антистатики обычно выполняют следующие функции на поверхности волокон и изделий из них:
1. Поглощение влаги: на поверхности волокнистого материала образуется сплошная мономолекулярная пленка воды.
2. Снижение удельного сопротивления: водная пленка на поверхности волокнистого материала увеличивает диэлектрический коэффициент волокнистого материала, тем самым эффективно снижая его поверхностное удельное сопротивление.
3. Повышение ионной проводимости: увеличение концентрации ионов на поверхности волокнистого материала и повышение его ионной (в том числе протонной) проводимости в водяном паре.
4. Способствует растворению электролита: обеспечивает место для растворения углекислого газа в воздухе и электролитов в волокнистых материалах.
5. Электрическая нейтрализация. Когда знак заряда антистатического агента противоположен знаку заряда материала волокна, происходит электрическая нейтрализация.
Преимущества: удобная обработка, невысокая стоимость, выраженный антистатический эффект.
Недостатки: Антистатические свойства сильно зависят от влажности окружающей среды. При низкой влажности (RH<40%), its antistatic performance is lost and its durability is poor.
второй этап
Добавьте антистатический агент внутрь волокна, чтобы модифицировать волокно.
Компонент антистатика добавляется в основной полимер, смешивается или сополимеризуется с основным полимером, а композиционное антистатическое волокно с морским-островом или оболочкой-сердечником изготавливается методом композиционного прядения. Островная фаза или сердцевинная часть представляет собой полимер, содержащий антистатический агент, а основной полимер в качестве морской фазы или поверхностной части представляет собой основную часть волокна, которая защищает полимер с гидрофильной группой и берет на себя основную функцию волокна. Антистатический агент внутри антистатического волокна представляет собой в основном полярное или ионное поверхностно-активное вещество. Его молекулярная структура также имеет гидрофильные группы и гидрофобные группы. Гидрофобная группа имеет определенную степень совместимости с основным полимером, а гидрофильная группа придает ему определенную степень гигроскопичности.
Антистатический механизм антистатического волокна: гидрофильная группа, содержащаяся в антистатическом агенте внутри волокна, может мигрировать на поверхность волокна и образовывать водную пленку. Водяная пленка поглощает водяной пар из атмосферы, увеличивая диэлектрические свойства волокна. Функция снижения поверхностного удельного сопротивления волокна и ускорения утечки электростатического заряда.
Преимущества: Поскольку антистатик находится внутри основного полимера, его долговечность выше.
Недостатки: Действие антистатика зависит от его гигроскопичности, которая обречена на зависимость от влажности окружающей среды. При низкой влажности (RH<40%) conditions, it will lose its antistatic performance. The dosage is large.
Третий этап
Этап покрытия поверхности металлического волокна и проводящего материала.
1. Металлическое проводящее волокно. Проводящее волокно изготавливается с использованием превосходной проводимости металла, что делает его самым ранним и настоящим проводящим волокном. Его удельное сопротивление может достигать 10²-10¹ Ом·см. Обычно для изготовления металлических волокон используются: нержавеющая сталь, медь, алюминий, никель, золото, серебро и т. д. Наиболее широко используются волокна из нержавеющей стали 304, 304L и 316, 316L. Основным методом производства является метод прямого волочения. Металлическую проволоку многократно протягивают через фильеру с образованием волокна диаметром 4-10 мкм (в настоящее время самая тонкая - менее 1 мкм), прочность на разрыв составляет 5-15 сН/дтекс, а удлинение при разрыве составляет 3,0-5,0%. Волокно из нержавеющей стали обладает превосходной прочностью, теплопроводностью, устойчивостью к изгибу, стойкостью к истиранию и радиационной стойкостью. Когда содержание металлического волокна превышает 0,5%, ткань обладает определенными антистатическими свойствами, а когда содержание металлического волокна составляет от 2 до 5%, ткань имеет хорошие антистатические свойства. Когда содержание металлического волокна превышает 8%, ткань не только обладает антистатическими свойствами, но также обладает определенными свойствами экранирования электромагнитных волн.
Содержание металлического волокна и антистатические-свойства.
Примечание. Электропроводность волокна из нержавеющей стали увеличивается с увеличением его тонкости. Когда крупность менее 8 мкм, она уменьшается с увеличением крупности. Недостатки: волокно более жесткое, сила сцепления немного хуже, окрашиваемость плохая, цена волокна выше.
2. Поверхность проводящего материала покрыта проводящим волокном:
Это волокно представляет собой проводящее волокно с покрытием из технического углерода-, впервые разработанное компанией BASF в Германии в 1960-х годах. Метод производства заключается в нанесении покрытия и фиксации металла, углерода, проводящего полимера и других проводящих материалов на поверхности обычных волокон физическими и химическими методами. Проводящие компоненты этого волокна распределены по поверхности волокна, поэтому антистатический эффект хороший, но в процессе использования проводящий материал легко отваливается и теряются проводящие характеристики.
Четвертый этап
Сцена из композитного проводящего волокна.
В 1975 году компания DuPont применила технологию прядения композитов для производства композитного проводящего волокна с проводящей сердцевиной из технического углерода-Antron III. В результате крупные компании по производству химических волокон начали исследования и разработку композитных волокон с углеродной сажей в качестве проводящего компонента. Компания Monsanto разработала параллельные--проводящие волокна, Kanebo разработала нейлоновые проводящие волокна, а Unijika, Kuraray и Toyobo последовательно разработали композитные проводящие волокна. В этот период широкое развитие получило композитное проводящее волокно из углеродной сажи. К концу 1980-х годов годовой объем производства Японии достиг 200 тонн. Поскольку в композитном проводящем волокне с углеродной сажей в качестве проводящего компонента используется углеродная сажа, волокно обычно имеет темно-серый цвет, что ограничивает область применения.
Появление композитных проводящих волокон из технического углерода способствует разработке и производству инкрустированных антистатических тканей.
Пятый этап
Стадия развития побеления проводящего волокна.
В 1980-х годах были начаты исследовательские работы по отбеливанию проводящих волокон. Обычный метод заключается в использовании меди, серебра, никеля, кадмия и других сульфидов, йодидов или оксидов металлов и обычных полимеров для смешивания или формования композитов для изготовления проводящих волокон. Например, проводящее волокно проводящего слоя CuS изготавливается посредством химической реакции; проводящее волокно Т-25, содержащее CuI, производится компанией Teijin Co., Ltd.; проводящее волокно, содержащее Zn0, производится Kanebo Co., Ltd.; Unijika и другие компании также производят белое проводящее волокно. Характеристики белых проводящих волокон, использующих соединения металлов или оксиды в качестве проводящих материалов, не так хороши, как у композитных проводящих волокон из сажи, но их применение не ограничивается цветом.
Шестой этап
Этап разработки полимерного проводящего волокна.
Полимерное проводящее волокно представляет собой собственное полимерное проводящее волокно, изготовленное путем легирования полимерных материалов. Такие как полипиррол, политиофен, полианилин и другие полимерные материалы. Эти полимеры с внутренней проводимостью обладают высокой проводимостью (до 10~10~²с/см).
Исследования этого типа материала достигли некоторого обнадеживающего прогресса. Однако при практическом применении все еще существуют некоторые трудности, главным образом из-за низкой производительности обработки. Кроме того, в стране и за рубежом продолжаются исследования сверхпроводимости полимеров. Также продолжаются исследовательские работы по созданию интеллектуальной ткани электронной информации.
Отечественные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по проводящим волокнам затянулись относительно поздно. В 1980-х годах началось отечественное производство металлического волокна и углеродного волокна, но объёмы производства были относительно небольшими. Большая часть необходимых проводящих волокон зависит от импорта. Первыми отечественными исследованиями и разработками металлических волокон являются Ланьчжоуский научно-исследовательский институт горного дела и металлургии и другие научно-исследовательские учреждения, а также некоторые предприятия, такие как фабрика 540 в Синьсяне. Отечественные исследования и разработки композитных проводящих волокон из углеродной сажи включают Усиский научно-исследовательский институт текстиля и Китайскую текстильную академию «Excellent Silk of Textile Academy». Текущая технология процесса является относительно зрелой. Значительное количество отечественных университетов и научно-исследовательских институтов, а также некоторых крупных предприятий также успешно разработали различные органические проводящие волокна и белые проводящие волокна.
Такие как: металло-полиэфирное проводящее волокно, покрытое медью и никелем на поверхности, проводящее акриловое волокно из йодида меди, проводящее волокно из смешанного прядения из полиэфира иодида меди, композитное волокно из сажи и т. д. В технологии производства белого проводящего волокна некоторые отечественные предприятия успешно разработали технологию морского-островного волокна и так далее. Вообще говоря, все еще существует определенный разрыв с зарубежным передовым уровнем, например, в качестве и стабильности продукции.
