Prima etapă
Utilizați agent antistatic higroscopic pentru a efectua etapa de tratare a suprafeței pe fibre sau țesături.
Apa are o conductivitate electrică ridicată. Atâta timp cât o cantitate mică de apă este absorbită, conductivitatea polimerului poate fi îmbunătățită semnificativ. Apa poate oferi un mediu de transfer pentru încărcare, poate promova mișcarea ionilor către electrodul opus, iar atunci când apa este redusă, poate fi completată din atmosferă. Folosind această caracteristică a apei s-au dezvoltat o serie de agenți antistatici. Agentul antistatic este un surfactant având o grupare hidrofilă și o grupare hidrofobă. Grupul hidrofob indică suprafața materialului fibros, se adsorbe pe interfața de fază și schimbă starea interfeței de fază; grupul hidrofil indică spațiul și absoarbe vaporii de apă din atmosferă.
Agenții antistatici au, în general, următoarele funcții pe suprafața fibrelor și a produselor acestora:
1. Absorbția umidității: pe suprafața materialului fibros se formează un film monomolecular continuu de apă.
2. Reducerea rezistenței specifice: pelicula de apă de pe suprafața materialului din fibre crește coeficientul dielectric al materialului din fibre, reducând astfel eficient rezistența specifică a suprafeței.
3. Îmbunătățiți conductivitatea ionică: creșteți concentrația de ioni pe suprafața materialului din fibre și sporiți conductivitatea ionilor (inclusiv protonii) acestuia în vaporii de apă.
4. Promovați dizolvarea electroliților: oferă un loc pentru dizolvarea dioxidului de carbon în aer și a electroliților din materialele fibroase.
5. Neutralizare electrică: Când semnul de încărcare al agentului antistatic este opus celui al materialului din fibre, va produce neutralizare electrică.
Avantaje: prelucrare convenabilă, cost redus și efect antistatic evident.
Dezavantaje: Performanța antistatică depinde foarte mult de umiditatea mediului. La umiditate scăzută (RH<40%), its antistatic performance is lost and its durability is poor.
a doua etapă
Adăugați agent antistatic în interiorul fibrei pentru a modifica fibra.
O componentă de agent antistatic este adăugată în polimerul de bază, amestecată sau copolimerizată cu polimerul de bază, iar o fibră antistatică compozită cu miez de mare-insula sau teacă- este realizată printr-o metodă de filare compozită. Faza insulă sau partea de miez este un polimer care conține un agent antistatic, iar polimerul de bază ca fază de mare sau partea de piele este corpul principal al fibrei, care protejează polimerul grupului hidrofil și își asumă funcția de bază a fibrei. Agentul antistatic din interiorul fibrei antistatice este în mare parte surfactant polar sau ionic. Structura sa moleculară are, de asemenea, grupări hidrofile și grupări hidrofobe. Gruparea hidrofobă are un anumit grad de compatibilitate cu polimerul de bază, în timp ce gruparea hidrofilă o face să aibă un anumit grad de higroscopicitate.
Mecanismul antistatic al fibrei antistatice: Grupa hidrofilă conținută în agentul antistatic din interiorul fibrei poate migra la suprafața fibrei și poate forma o peliculă de apă. Filmul de apă absoarbe vaporii de apă atmosferici pentru a crește dielectricul fibrei. Funcție de reducere a rezistenței specifice suprafeței a fibrei și de a accelera scurgerea sarcinii electrostatice nete.
Avantaje: Deoarece agentul antistatic se află în interiorul polimerului de bază, durabilitatea acestuia este mai bună.
Dezavantaje: Efectul agentului antistatic depinde de higroscopicitatea acestuia, care este sortită dependenței sale de umiditatea mediului. În condiții de umiditate scăzută (RH<40%) conditions, it will lose its antistatic performance. The dosage is large.
A treia etapă
Etapa de acoperire a suprafeței cu fibre metalice și material conductiv.
1. Fibră conductivă metalică: Fibra conductivă este realizată prin utilizarea conductibilității excelente a metalului, ceea ce o face cea mai veche și adevărată fibră conductivă. Rezistivitatea sa poate atinge 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Metalele utilizate în mod obișnuit pentru fibrele metalice sunt: oțel inoxidabil, cupru, aluminiu, nichel, aur, argint etc. Cele mai utilizate sunt fibrele de oțel inoxidabil 304, 304L și 316, 316L. Principala metodă de producție este metoda de desenare directă. Firul metalic este întins în mod repetat prin matriță pentru a forma o fibră cu un diametru de 4-10μm (în prezent, cea mai subțire este mai mică de 1μm), rezistența la rupere este de 5-15cN/dtex, iar alungirea la rupere este de 3,0-5,0%. Fibra de oțel inoxidabil are o durabilitate excelentă, conductivitate termică, rezistență la îndoire, rezistență la abraziune și rezistență la radiații. Când conținutul de fibre metalice este mai mare de 0,5%, țesătura are anumite proprietăți antistatice, iar când conținutul de fibre metalice este de 2 până la 5%, țesătura are proprietăți antistatice bune. Când conținutul de fibre metalice este mai mare de 8%, materialul nu numai că are proprietăți antistatice, dar are și anumite proprietăți de ecranare a undelor electromagnetice.
Conținut de fibre metalice și proprietăți anti-statice
Notă: Conductivitatea electrică a fibrei de oțel inoxidabil crește odată cu creșterea fineței. Când finețea este mai mică de 8μm, aceasta scade odată cu creșterea fineței. Dezavantaje: fibra este mai rigidă, forța de coeziune este puțin mai slabă, vopsibilitatea este slabă și prețul fibrei este mai mare.
2. Suprafața materialului conductor este acoperită cu fibre conductoare:
Această fibră este reprezentată de fibra conductivă acoperită cu suprafața-negru de fum dezvoltată pentru prima dată de BASF în Germania în anii 1960. Metoda de producție este de a acoperi și fixa metal, carbon, polimer conducător și alte materiale conductoare pe suprafața fibrelor obișnuite prin metode fizice și chimice. Componentele conductoare ale acestei fibre sunt distribuite pe suprafața fibrei, astfel încât efectul antistatic este bun, dar în procesul de utilizare, materialul conductor se desprinde ușor și se pierde performanța conductivă.
Etapa a patra
Treapta de fibre conductoare compozite.
În 1975, DuPont a folosit tehnologia de filare compozită pentru a face fibră conductivă compozită cu miez conductor de negru de fum-Antron III. Ca urmare, marile companii de fibre chimice au început să cerceteze și să dezvolte fibre compozite cu negru de fum ca componentă conducătoare. Monsanto a dezvoltat fibre conductoare alăturate-{-, Kanebo a dezvoltat fibre conductoare de nailon, iar Unijika, Kuraray și Toyobo au dezvoltat succesiv fibre conductoare compozite. În această perioadă, fibra conductivă compozită de negru de fum a fost foarte dezvoltată. Până la sfârșitul anilor 1980, producția anuală a Japoniei a ajuns la 200 de tone. Deoarece fibra conductivă compozită de negru de fum folosește negru de fum ca componentă conducătoare, fibra este de obicei gri închis, ceea ce limitează domeniul de aplicare.
Apariția fibrelor conductoare compozite de negru de fum promovează dezvoltarea și producția de țesături antistatice încrustate.
Etapa a cincea
Stadiul de dezvoltare al albirii fibrei conductoare.
În anii 1980 au început lucrările de cercetare privind albirea fibrelor conductoare. Metoda obișnuită este de a folosi cupru, argint, nichel și cadmiu și alte sulfuri metalice, ioduri sau oxizi și polimeri obișnuiți pentru a amesteca sau filare compozită pentru a face fibre conductoare. De exemplu, fibra conductoare a stratului conductor CuS este realizată prin reacție chimică; fibra conductivă T-25 care conține CuI este realizată de Teijin Co., Ltd.; fibra conductivă care conține Zn0 este realizată de Kanebo Co., Ltd.; Unijika și alte companii au făcut, de asemenea, fibră conductivă albă. Performanța fibrelor conductoare albe care utilizează compuși metalici sau oxizi ca materiale conductoare nu este la fel de bună ca cea a fibrelor conductoare compozite de negru de fum, dar aplicarea sa nu este limitată de culoare.
A șasea etapă
Etapa de dezvoltare a fibrei conductoare polimerice.
Fibra conductivă polimerică este o fibră conductivă polimerică intrinsecă realizată prin dopând materiale polimerice. Cum ar fi polipirol, politiofen, polianilină și alte materiale polimerice. Acești polimeri conductivi intrinsec au o conductivitate ridicată (până la 10¯³~10¯²s/cm).
Cercetările asupra acestui tip de material au făcut progrese încurajatoare. Cu toate acestea, există încă unele dificultăți în aplicarea practică, în principal din cauza performanței slabe de procesare. În plus, sunt în curs de desfășurare și cercetări privind supraconductibilitatea polimerilor în țară și în străinătate. Lucrările de cercetare privind textilele inteligente ale informațiilor electronice sunt, de asemenea, în curs.
Lucrările interne de cercetare și dezvoltare privind fibrele conductoare sunt relativ târziu. În anii 1980, a început producția internă de fibre metalice și fibre de carbon, dar producția a fost relativ mică. Majoritatea fibrelor conductoare necesare depind de importuri. Cele mai timpurii cercetări interne și dezvoltarea fibrelor metalice sunt Institutul de Cercetare în Mine și Metalurgie Lanzhou și alte instituții de cercetare științifică și unele întreprinderi, cum ar fi fabrica 540 din Xinxiang. Cercetarea și dezvoltarea internă a fibrelor conductoare compozite de negru de fum includ Wuxi Textile Research Institute și China Textile Excellent Silk of Textile Academy. Tehnologia actuală de proces este relativ matură. Un număr considerabil de universități naționale și instituții de cercetare științifică și unele întreprinderi mari au dezvoltat, de asemenea, cu succes o varietate de fibre conductoare organice și fibre conductoare albe.
Cum ar fi: fibră conductivă de poliester metalic acoperită cu cupru și nichel la suprafață, fibră conductivă acrilică de iodură de cupru, fibră conductivă din amestec de poliester cu iodură de cupru filare, fibră compozită de negru de fum etc. În tehnologia de producție a fibrei conductoare albe, unele întreprinderi interne au dezvoltat cu succes tehnologia fibrelor maritime {{1} și așa mai departe. În general, există încă un anumit decalaj cu nivelul avansat străin, cum ar fi calitatea și stabilitatea produsului.
