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抗静电剂介绍及其测试

来源:印染网 发布时间:2010年08月02日
抗静电机理:棉纤维的表面电阻为1.2×109Ω,半衰期为0.025秒(半衰期短,电荷泄漏快),故电荷逸散很快,不易产生静电积聚。因此,在加工棉纺织品的过程中,通常是控制车间内相对湿度(湿度大,表面电阻小),但不需要抗静电剂。而在等同条件下,涤纶纤维的表面电阻大于1015Ω,半衰期长达2600秒,容易产生静电聚积,因而,抗静电剂主要用于涤纶、腈纶等化学纤维。 总体而言,抗静电剂在消除静电方面,主要有两种机理:①增加电荷的逸散速率②抑制静电的产生。通常,抗静电剂能提高纤维的导电性或电子传递能力,以达到抗静电效果。由于水具有相当高的导电能力,也能为电荷提供转移介质,故大部分抗静电剂是吸湿性化合物,使整理织物能吸附水分,使水以连续相存在于纤维表面,降低表面电阻,达到消除静电的目的。 抗静电整理剂可分为暂时性和耐久性抗静电剂两大类。暂时性抗静电剂一般利用它们的吸湿作用增加纤维表面水分,从而增加其导电率,迅速泄漏电荷;主要在纺丝、纺纱、织布等工序中应用,使用后通过清洗除去,以免影响后道印染加工。耐久性抗静电剂主要是含有亲水基团的高分子聚合物,带反应性基团或能形成网状交联的高分子物等(阳离子、两性表面活性剂型抗静电剂有一定的耐久性),能在纤维表面形成薄膜或与纤维定向吸附、发生交联反应等。 如按离子性分类,抗静电剂又分为:阴离子、阳离子、非离子、两性离子抗静电剂。 阴离子抗静电剂: 如烷基苯酚聚氧乙烯醚硫酸酯、烷基磷酸酯等。在纤维上定向吸附,亲油基团朝向纤维,阴离子的亲水性基团朝向空气,且与水缔合,改善纤维表面导电率,迅速泄漏电荷,达到抗静电的效果。阳离子抗静电剂: 如抗静电剂SN、TM等。在低浓度时就具有优良的抗静电性能,由于大多数高分子材料都带有负电荷,因此阳离子抗静电剂是非常有效的。变色大,有很强的生物活性、其污水对鱼类有毒害,且有不能与阴离子助剂
、染料、加白剂同浴使用等缺点。非离子抗静电剂: 主要有多元醇和聚氧乙烯醚两大类。它的抗静电作用是由于①在高分子材料表面形成吸附层使其与摩擦物体的表面距离增加,减少了摩擦,起电量降低②亲水基与水形成氢键,增加了材料的吸湿,降低表面电阻,使静电易于泄漏。 两性离子抗静电剂:如氨基羧酸型、甜菜碱型、咪唑啉型等。在纤维表面形成定向吸附,利用其自身的电离性及亲水基团,提高导电率。 测试方法及标准 :织物的静电性能常用表面比电阻、半衰期、摩擦带电电压或纤维起始电晕放电电压等来表示。由于在加工和服用过程中,基本是因接触及摩擦产生静电,因此常用的织物或服装更适合用摩擦带电电压法来评价静电性能,在我们常用的FZ/T 01042—1996测试方法(电晕放电)中,半衰期的参考价值比静电压更大。在服装领域的实际应用中,对织物的防静电性能要求如下:
服用要求 测试性能

一般服装

防爆防尘工作服

(相对湿度30±2%)

摩擦带电电压(V)

2000~3000

<1500

比电阻(Ω·cm)

1010以下

108以下

半衰期(秒)

<2

<1

对于测试结果,空气的相对湿度影响非常大,因而所有的测试标准均规定待测织物必须在标准温、湿度下回潮至少5小时以上。这是因为环境的相对湿度一方面影响电晕放电的强
弱(决定静电压的高低),另一方面会影响纤维、纱线、织物本身的回潮率及表面导电性能(决定半衰期的长短)。湿度对静电压的影响如下所示:

试样

相对湿度

33%

64%

70%

1700V

790V

250V

人造棉

900V

390V

120V

1500V

240V

120V

1100V

700V

500V

4300V

3000V

2900V

涤纶

2900V

2600V

2100V

锦纶

3700V<

3400V

3000V

注:测试温度19℃,电晕放电电压8000伏。 关于抗静电性能的测试,国内标准如下: GB/T 12703—1991《纺织品静电测试方法》 GB/T 14342—1993《合成短纤维比电阻试验方法》 FZ/T 01022—1992《纺织地板覆盖物 静电性能评定 人体行走试验法》(适用于地毯类织物) FZ/T 01042—1996《纺织材料 静电性能 静电压半衰期的测定》(电晕放电电压法) FZ/T 01043—1996《纺织材料 静电性能 动态静电压的测定》 FZ/T 01044—1996《纺织材料 静电性能 纤维泄漏电阻的测定》 FZ/T 01059—1999《织物摩擦静电吸附性测定方法》 FZ/T 01060—1999《织物摩擦带电电荷密度测定方法》(特别适用于含导电纤维的织物静电性能测试) FZ/T 01061—1999《织物摩擦起电电压测定方法》(摩擦带电电压法) 其中GB/T 12703—1991提供了6种测试方法: A法:半衰期法,10KV高压放电30秒,测感应电压的半衰期,与FZ/T 01042—1996完全相同。用于评价织物的静电衰减特性,不大适合含导电纤维织物的评定。 B法:摩擦带电电压法,试样置于转鼓上,以400r/min的转速与标准布摩擦,测试1分钟内试样带电电压的最大值,与FZ/T 01061—1999相同。 C法:电荷面密度法,试样在规定条件下以特定的方式与锦纶标准布摩擦后用法拉第筒测电荷量,根据试样尺寸计算电荷面密度,与FZ/T 01060—1999相同。适合于各种织物的静电性能评价
,特别适用于含导电纤维的织物。 D法:脱衣时的衣物带电量法,按特定方式将衣物与化纤内衣摩擦后,投入法拉第筒,计算带电量(μC/件)。 E法:工作服摩擦带电量法,用内衬锦纶或丙纶标准布的滚筒烘干装置对工作服试样摩擦起电15分钟,然后投入法拉第筒中测其带电量。F法:极间等效电阻法,织物试样与接地导电胶板良好接触,按规定间距和压力将专门的电极夹持于试样,经短路放电后施加电压,根据电流求得极间等效电阻(Ω)。主要用于纤维的静电性能的测试,但不适用于导电纤维。

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