Die erste Stufe
Verwenden Sie ein hygroskopisches Antistatikmittel, um die Oberflächenbehandlung von Fasern oder Stoffen durchzuführen.
Wasser hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Solange nur eine geringe Menge Wasser absorbiert wird, kann die Leitfähigkeit des Polymers deutlich verbessert werden. Wasser kann als Übertragungsmedium für Ladungen dienen, die Bewegung von Ionen zur gegenüberliegenden Elektrode fördern und bei Reduzierung des Wassers aus der Atmosphäre nachgefüllt werden. Unter Ausnutzung dieser Eigenschaft von Wasser wurde eine Reihe von Antistatika entwickelt. Das Antistatikmittel ist ein Tensid mit einer hydrophilen Gruppe und einer hydrophoben Gruppe. Die hydrophobe Gruppe zeigt auf die Oberfläche des Fasermaterials, adsorbiert an der Phasengrenzfläche und verändert den Zustand der Phasengrenzfläche; Die hydrophile Gruppe zeigt zum Weltraum und absorbiert Wasserdampf in der Atmosphäre.
Antistatika haben auf der Oberfläche von Fasern und deren Produkten im Allgemeinen folgende Funktionen:
1. Feuchtigkeitsaufnahme: Auf der Oberfläche des Fasermaterials bildet sich ein kontinuierlicher monomolekularer Wasserfilm.
2. Verringerung des spezifischen Widerstands: Der Wasserfilm auf der Oberfläche des Fasermaterials erhöht den Dielektrizitätskoeffizienten des Fasermaterials und verringert dadurch effektiv seinen spezifischen Oberflächenwiderstand.
3. Verbesserung der Ionenleitfähigkeit: Erhöhen Sie die Ionenkonzentration auf der Oberfläche des Fasermaterials und verbessern Sie dessen Ionenleitfähigkeit (einschließlich Protonenleitfähigkeit) im Wasserdampf.
4. Förderung der Elektrolytauflösung: Es bietet Platz für die Auflösung von Kohlendioxid in der Luft und Elektrolyten in Fasermaterialien.
5. Elektrische Neutralisierung: Wenn das Ladungszeichen des Antistatikmittels dem des Fasermaterials entgegengesetzt ist, führt es zu einer elektrischen Neutralisierung.
Vorteile: einfache Verarbeitung, geringe Kosten und offensichtliche antistatische Wirkung.
Nachteile: Die antistatische Leistung hängt stark von der Umgebungsfeuchtigkeit ab. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit (RH<40%), its antistatic performance is lost and its durability is poor.
zweite Stufe
Fügen Sie der Faser ein Antistatikmittel hinzu, um die Faser zu modifizieren.
Eine antistatische Wirkstoffkomponente wird dem Grundpolymer zugesetzt, mit dem Grundpolymer vermischt oder copolymerisiert, und durch ein Verbundspinnverfahren wird eine antistatische Verbundfaser mit See--Insel- oder Mantel--Kern hergestellt. Die Inselphase oder der Kernteil ist ein Polymer, das ein antistatisches Mittel enthält, und das Grundpolymer als Meeresphase oder Hautteil ist der Hauptkörper der Faser, der das hydrophile Gruppenpolymer schützt und die Grundfunktion der Faser übernimmt. Das antistatische Mittel in der antistatischen Faser ist meist ein polares oder ionisches Tensid. Seine Molekülstruktur weist außerdem hydrophile und hydrophobe Gruppen auf. Die hydrophobe Gruppe weist einen gewissen Grad an Kompatibilität mit dem Grundpolymer auf, während die hydrophile Gruppe ihm einen gewissen Grad an Hygroskopizität verleiht.
Antistatischer Mechanismus antistatischer Fasern: Die im Antistatikmittel im Inneren der Faser enthaltene hydrophile Gruppe kann an die Oberfläche der Faser wandern und einen Wasserfilm bilden. Der Wasserfilm absorbiert atmosphärischen Wasserdampf und erhöht so die Dielektrizität der Faser. Funktion zur Verringerung des spezifischen Oberflächenwiderstands der Faser und zur Beschleunigung des Ableitens elektrostatischer Nettoladung.
Vorteile: Da sich das Antistatikmittel im Grundpolymer befindet, ist dessen Haltbarkeit besser.
Nachteile: Die Wirkung des Antistatikmittels hängt von seiner Hygroskopizität ab, die wiederum auf die Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchtigkeit zurückzuführen ist. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit (RH<40%) conditions, it will lose its antistatic performance. The dosage is large.
Die dritte Stufe
Phase der Oberflächenbeschichtung von Metallfasern und leitfähigem Material.
1. Leitfähige Metallfaser: Die leitfähige Faser wird unter Ausnutzung der hervorragenden Leitfähigkeit von Metall hergestellt und ist damit die älteste und tatsächlich leitfähige Faser. Sein spezifischer Widerstand kann 10¯²-10¯¹ Ω · cm erreichen. Häufig verwendete Metalle für Metallfasern sind: Edelstahl, Kupfer, Aluminium, Nickel, Gold, Silber usw. Am häufigsten werden Edelstahlfasern 304, 304L und 316, 316L verwendet. Die Hauptproduktionsmethode ist die Direktziehmethode. Der Metalldraht wird wiederholt durch die Düse gedehnt, um eine Faser mit einem Durchmesser von 4–10 μm zu bilden (derzeit ist die dünnste Faser weniger als 1 μm), die Bruchfestigkeit beträgt 5–15 cN/dtex und die Bruchdehnung beträgt 3,0–5,0 %. Edelstahlfasern zeichnen sich durch hervorragende Haltbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Biegefestigkeit, Abriebfestigkeit und Strahlungsbeständigkeit aus. Wenn der Metallfasergehalt mehr als 0,5 % beträgt, weist das Gewebe bestimmte antistatische Eigenschaften auf, und wenn der Metallfasergehalt 2 bis 5 % beträgt, weist das Gewebe gute antistatische Eigenschaften auf. Wenn der Metallfaseranteil mehr als 8 % beträgt, verfügt der Stoff nicht nur über antistatische Eigenschaften, sondern verfügt auch über bestimmte Abschirmeigenschaften gegen elektromagnetische Wellen.
Metallfasergehalt und antistatische Eigenschaft
Hinweis: Die elektrische Leitfähigkeit von Edelstahlfasern nimmt mit zunehmender Feinheit zu. Wenn die Feinheit weniger als 8 μm beträgt, nimmt sie mit zunehmender Feinheit ab. Nachteile: Die Faser ist steifer, die Kohäsionskraft ist etwas schlechter, die Färbbarkeit ist schlecht und der Faserpreis ist höher.
2. Die Oberfläche des leitfähigen Materials ist mit leitfähiger Faser beschichtet:
Diese Faser wird durch die mit Ruß beschichtete leitfähige Faser repräsentiert, die erstmals in den 1960er Jahren von BASF in Deutschland entwickelt wurde. Die Produktionsmethode besteht darin, Metall, Kohlenstoff, leitfähiges Polymer und andere leitfähige Materialien durch physikalische und chemische Methoden auf der Oberfläche gewöhnlicher Fasern zu beschichten und zu fixieren. Die leitenden Bestandteile dieser Faser sind auf der Oberfläche der Faser verteilt, so dass die antistatische Wirkung gut ist, aber bei der Verwendung kann das leitende Material leicht abfallen und die Leitfähigkeit geht verloren.
Vierte Stufe
Stufe aus leitfähigen Verbundfasern.
Im Jahr 1975 nutzte DuPont die Verbundspinntechnologie, um leitfähige Verbundfasern mit einem leitfähigen Rußkern herzustellen-Antron III. Infolgedessen haben große Chemiefaserunternehmen mit der Erforschung und Entwicklung von Verbundfasern mit Ruß als leitfähiger Komponente begonnen. Monsanto hat nebeneinander leitfähige Fasern entwickelt, Kanebo hat leitfähige Nylonfasern entwickelt und Unijika, Kuraray und Toyobo haben nacheinander leitfähige Verbundfasern entwickelt. In dieser Zeit wurde die leitfähige Faser aus Ruß-Verbundwerkstoff stark weiterentwickelt. Ende der 1980er Jahre erreichte Japans Jahresproduktion 200 Tonnen. Da die leitfähige Carbon-Black-Verbundfaser Carbon Black als leitfähige Komponente verwendet, ist die Faser normalerweise dunkelgrau, was den Anwendungsbereich einschränkt.
Das Aufkommen von leitfähigen Ruß-Verbundfasern fördert die Entwicklung und Produktion von eingelegten antistatischen Stoffen.
Fünfte Stufe
Das Aufhellungsstadium der leitfähigen Faser.
In den 1980er Jahren wurde mit Forschungsarbeiten zur Aufhellung leitfähiger Fasern begonnen. Die übliche Methode besteht darin, Kupfer, Silber, Nickel und Cadmium sowie andere Metallsulfide, Jodide oder Oxide und gewöhnliche Polymere zu verwenden, um sie durch Mischen oder Verbundspinnen zu leitfähigen Fasern zu verarbeiten. Beispielsweise wird die leitende Faser der leitenden CuS-Schicht durch eine chemische Reaktion hergestellt; die leitfähige Faser T-25, die CuI enthält, wird von Teijin Co., Ltd. hergestellt; die leitfähige Faser, die ZnO enthält, wird von Kanebo Co., Ltd. hergestellt; Unijika und andere Unternehmen haben ebenfalls weiße leitfähige Fasern hergestellt. Die Leistung von weißen leitfähigen Fasern, die Metallverbindungen oder Oxide als leitfähige Materialien verwenden, ist nicht so gut wie die von leitfähigen Ruß-Verbundfasern, ihre Anwendung ist jedoch nicht durch die Farbe eingeschränkt.
Sechste Stufe
Das Entwicklungsstadium der leitfähigen Polymerfaser.
Leitfähige Polymerfasern sind intrinsische leitfähige Polymerfasern, die durch Dotieren von Polymermaterialien hergestellt werden. Wie Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin und andere Polymermaterialien. Diese intrinsisch leitfähigen Polymere haben eine hohe Leitfähigkeit (bis zu 10¯³~10¯²s/cm).
Die Forschung zu dieser Art von Material hat einige ermutigende Fortschritte gemacht. Allerdings gibt es in der praktischen Anwendung noch einige Schwierigkeiten, die vor allem auf die schlechte Verarbeitungsleistung zurückzuführen sind. Darüber hinaus wird im In- und Ausland auch an der Supraleitung von Polymeren geforscht. Auch an den intelligenten Textilien elektronischer Informationen wird geforscht.
Die inländischen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu leitfähigen Fasern sind relativ spät. In den 1980er Jahren begann die heimische Produktion von Metall- und Kohlefasern, die Produktion war jedoch relativ gering. Der Großteil der benötigten leitfähigen Fasern ist auf Importe angewiesen. Die früheste inländische Forschung und Entwicklung von Metallfasern sind das Lanzhou Research Institute of Mining and Metallurgy und andere wissenschaftliche Forschungseinrichtungen sowie einige Unternehmen, wie die 540-Fabrik in Xinxiang. Die inländische Forschung und Entwicklung von leitfähigen Ruß-Verbundfasern umfasst das Wuxi Textile Research Institute und die China Textile Excellent Silk of Textile Academy. Die aktuelle Prozesstechnologie ist relativ ausgereift. Eine beträchtliche Anzahl inländischer Universitäten und wissenschaftlicher Forschungseinrichtungen sowie einige große Unternehmen haben ebenfalls erfolgreich eine Vielzahl organischer leitfähiger Fasern und weißer leitfähiger Fasern entwickelt.
Zum Beispiel: leitfähige Metall-Polyester-Fasern, die auf der Oberfläche mit Kupfer und Nickel beschichtet sind, leitfähige Acrylfasern aus Kupferiodid, leitfähige Fasern aus Kupferiodid-Polyester-Mischspinnen, Ruß-Verbundfasern usw. Bei der Produktionstechnologie für weiße leitfähige Fasern haben einige inländische Unternehmen erfolgreich die Sea--Island-Fasertechnologie usw. entwickelt. Im Allgemeinen gibt es immer noch eine gewisse Lücke zum fortgeschrittenen Niveau im Ausland, beispielsweise bei der Produktqualität und -stabilität.
