染化学堂引言：防静电主题历史久，纺织抗静电成主要措施

染化学堂

引言：

防静止电学是个有着悠长历史的主题，众多从业者并未察觉到过往的不少认知以及做法具备某种风险性，在纺织服用范畴内，防静止电学是当下对遭受防静止电破坏的主要应对举措。

1、为什么要研究纺织品抗静电技术？

1.1纺织品静电现象及产生原理

静电产生的机理存在多种解释，纺织材料的静电主要源于表面间相互摩擦，纺织材料是电的不良导体，有着很高的比电阻，纤维及其制品在生产加工与使用过程中，因受摩擦、牵伸、压缩、剥离以及电场感应和热风干燥等因素作用而易于产生静电，特别是随着合成纤维在纺织生产和应用中越来越多，这些高分子聚合物所固有的高绝缘性和憎水性，使其极易产生、积累静电。

1.2纺织品静电的危害

在民用方面，静电会致使纺织品于使用进程中吸尘沾污，服装会纠缠人体进而产生粘附不适感，并且有研究显示，静电刺激会给人体健康带来不利影响。在产业应用方面，静电是火工、化工、石油等加工这般行业引发火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一，亦是化纤等纺织行业加工过程里的质量及安全事故隐患之一。伴随高科技的发展，静电障害所造成的后果已突破了安全问题的界限。所以当前抗静电纺织品的需求量愈发增大。

2、纺织品抗静电的机理

绝缘体表面的静电可以通过三条途径消失:

(1)通过空气(雾气)消失;

(2)沿着表面消失;

(3)通过绝缘体体内消失。

借助空气来消除静电，其主要依靠的是，空气中带有相反符号的带电粒子，飞向绝缘体表面，与那里的静电进行中和，或者使带电粒子获取动能进而飞散，靠这达成空气消除静电。利用尖端放电原理，制成了高压电晕式静电消除器，这种静电消除器已经应用于化纤生产当中。

取决于绝缘体表面电阻率大小的是静电沿绝缘体表面消失的速度，提高空气湿度，能在亲水性绝缘体表面形成连续水膜，因空气中CO2和其他杂质溶解，而大大提高表面导电性，进一步的方法是使用主要是离子或非离子型表面活性剂的抗静电剂。

静电经由绝缘体之内的泄漏速度，关键取决于绝缘体电阻率的大小，一般讲来，当聚合物电阻率小于107Ω·m之时，创造的静电荷会迅速泄漏掉。为提高聚合物的体积导电率，最为便利的方式是添加碳黑、添加金属粉末或者添加导电纤维。

理论上纤维高分子材料对照绝缘体而言，然而实际上纤维的导电性能比理论所作估算的值要高,这点是因为纤维并不是纯粹的高分子物体，当中含有水分、夹杂有杂质等属于低分子的物质，也就是说纤维实施导电主要是由附着于纤维里在次要地位的物质加以决定,其次还跟纤维分子自身的导电性能以及外界条件所产和带来使起作用有关。在表面容易使得电离的物质导电性能较高并且水蒸气压强较大这种处境状况下,纤维的导电性能将会大幅度得以提高。

3、纺织品抗静电的途径

抗静电织物能分成为民用的、产业用的静电防护服这两大类别，静电防护服依照最终用途可划分成无尘无菌工作服，防火防爆工作服，手术服，安全作业服，像电力工人工作过程中所穿着的静电防护服、导电服等 。

1、对纤维进行抗静电处理

用表面活性剂对纤维进行亲水化处理

其作用原理是，表面活性剂分子的疏水端吸附在纤维表面，亲水性极性基团指向空间，进而形成极性表面，此极性表面吸附空气中的水分子，使得纤维的表面电阻率降低，促使电荷加速逸散。所使用的表面活性剂含有阳离型、阴离子型以及非离子型，当中阳离子表面活性剂的抗静电效果最佳，高分子量非离子型表面活性剂的抗静电效果耐久性最为良好。此法具有简便易行的优点，尤其适宜用于消除纺织加工进程当中产生的静电干扰，其缺点是抗静电效果的耐久性欠佳，表面活性剂易于挥发，更加经受不住洗涤，并且在低湿度环境里不展现抗静电性能。

对成纤高聚物进行共混、共聚合或接枝改性

与前面方法相同的点在于，在成纤高聚物里头添加亲水性单体或者聚合物，以此提高吸湿性，进而获得抗静电性能，除了普通成纤高聚物跟亲水性聚合物共混的典型共混纺丝方式之外，还有在聚合过程中加入亲水性聚合物，形成微多相分散体系的共混方式，比如把聚乙二醇加入到己内酰胺反应混合物里，聚乙二醇在PA6之中以原纤状分散着，同时聚乙二醇有少量端羟基跟己内酰胺开环后生成的氨基己酸中的羟基反应，提高了抗静电性能的耐久性。

此外，通过共聚合这种方式，把亲水性极性单体聚合至疏水性合成纤维的主链之上，比如说在PET大分子当中嵌入聚乙二醇，还能够提升纤维的吸湿性以及抗静电性能。

经过化学引发的方式接枝于纤维表面，通过热引发的办法接枝于纤维表面，利用高能射线引发的手段接枝于纤维表面，借助紫外线辐照引发的措施接枝于纤维表面，如此能够有效地改善合成纤维的吸湿性，并且亲水性单体的用量远少于其他方法，同时耐久性良好。此类抗静电纤维仍然是通过提高纤维的亲水性来加速电荷的泄漏，所以在相对湿度低于40%的干燥环境中，纤维的抗静电性能将会受到损失。

2、生产抗静电纱线

少量导电短纤维在纺纱中被混入后，抗静电纱线得以生产出来，同时纺纱过程里存在的静电问题能够被减少甚至消除。纺纱之时普通纺织纤维被用作主体纤维，少量导电纤维在其中被混入。导电纤维混入量依据产品最终用途以及成本来决定。大量实验表明，少量（百分之几）有机导电纤维在纱线中被混入后，纱线电阻率会有明显降低（导电性有大幅度提高）。

导电纤维

以金属纤维、镀金属纤维、包含进去的有机导电纤维这共同构成了导电纤维有多个类别。应用比较普通广泛的金属纤维里面主要是不锈钢纤维这种类型。它的制造方法主要存在线材拉伸法、熔融纺丝法、切削法等多种方式。不锈钢纤维具备比较好的导电性能以及机械性能。但对于纺织加工工作来说，金属纤维普遍存在的现象就是抱合力小，纺纱性能比较差，并且在制成高细度的时候价格非常昂贵。所以除了一些存在特殊要求的特定特殊场合之外，在开发抗静电产品的时候金属纤维的使用还不是过于广泛不够十分广泛。增强抗静电效果的镀金属纤维，是于普通纤维表层涂覆金属层，该纤维成本较金属纤维大幅降低，然而其不耐洗涤，并且手感欠佳。当前，开发抗静电混纺纱时大多采用有机导电纤维。

普通成纤高聚物是有机导电纤维的基体，导电物质通过被覆或复合方式添加，以此形成有机导电纤维。目前使用的有机导电纤维，主要是尼龙基，还有涤纶基以及腈纶基。其中导电物质包括碳，还包括金属化合物这两种。基于碳导电物制成的纤维呈现深色，也就是黑色还有灰色。而将金属化合物作导电物的纤维是白色，这种纤维导电性稍差，不过对于后道整理工序的加工，像染色等，具有一定的优势。

纺纱工艺流程

因导电纤维成本偏高，混入比例微小，故而一般采取手工开松的形式，为达混合均匀之目的，依照预先计算且称量妥当的重量，把导电纤维与主体纤维一同喂入梳理机，历经多道梳理工序，此外，所选用的导电纤维理应尽力与主体纤维的材质保持一致，混纺的工艺流程是，梳棉（一道），梳棉（二道），头并，二并，三并，粗纱，细纱，络筒 。

3、织造时嵌入导电长丝或抗静电纱线

开发抗静电纺织品，除在原料上改进外。在织物上机织造时，可将导电长丝，或导电纤维复合纱线，以一定间距嵌入织物。可沿经向嵌入，可沿纬向嵌入。还可同时沿经向和纬向嵌入，形成网格状。经大量实验证明，不管以何种方式嵌入导电丝，织物抗静电效果均有明显改善。但以网格形式嵌入导电丝或抗静电纱时效果最佳。且织物抗静电性能，都随嵌入导电丝间距增加而减弱。导电丝嵌入的间距，或者在织物当中导电纤维的含量，应当依据抗静电产品最终的用途来决定，还要根据对抗静电产品导电性能的要求来决定。

因导电纤维价格偏高，致使制成织物成本较高，所以在设计之际应考虑到运用最少的导电纤维获取最佳的抗静电性能，可经由对各影响因素（导电丝间距、织物密度等）展开最优化分析，进而得到满足产品使用要求的最佳嵌入间距（导电纤维含量），此外，因所使用的导电长丝大多呈黑色，故而在设计织物组织时，应尽可能让导电丝的经组织点隐匿于基础组织经组织点之下，以此确保正面的织物组织结构不被破坏。而在织物反面,使导电丝尽量显露在织物表面,以利于放电。

4、用抗静电剂对织物进行后整理

上世纪50年代开始有了用表面活性剂直接对织物表面进行抗静电处理的方法，该方法适用于各种纤维材料，所用抗静电剂大多是结构与被整理纤维相似的高分子物，经浸、轧、焙烘后粘附在合成纤维或其织物上，这些高分子物亲水，涂覆在表面可通过吸湿增加纤维导电，让纤维不积聚较多静电荷造成危害，此方法除让织物有抗静电效果外，处理后的织物还具备吸湿、防污、不吸尘等功能 。由于抗静电方法较为简单,因此成品价格也较为便宜。

工艺流程是这样的，包含多种成品抗静电整理的方法，目前主要有三种，首先是坯布，接着会进行浸轧抗静电树脂，采用二浸二轧的方式，之后要烘干到1 Hundred到110℃，再进行焙烘，温度在150 至1,60℃，时长为2分钟，最后进行拉幅后成型，这就是整个工艺流程 。

(1)助剂吸咐固着法

(2)表面接枝聚合法

(3)低温等离子体表面处理法

因为后两种办法所需的特种引发剂较多，或者需要高能射线，或者得用到等离子体处理等，工艺繁杂，操作复杂，所以通常采用第一种办法，它能够在后整理里开展抗静电加工，还能够在染色进程中进行同浴处理，都能够获取理想的成效。

4、纺织品抗静电技术的发展现状和前景展望

1、国内外抗静电技术的现状及存在的问题

目前，民用纺织品抗静电主要运用后整理的方式以实现。在静电防护织物里，导电性纤维会以特定的间隔于织物当中沿着纵向或者横向或者纵横向一同对其进行分布，进而呈现出纵条、横条或者格子的形态。按照抗静电性能的相关要求，该间隔范围常常会被选择在3mm至15mm之间。由于其具备良好的耐洗性、耐摩擦性、耐热性、耐光照性以及永久的抗静电性，而且无需承受环境温湿度变化所带来的影响，所以正获取到越来越广泛的开发以及应用。就纺织品开发的层面而言，适宜采用具备导电性的纤维，而后经过对抗静电实施的后续处理，能够达成优良的抗静电性能 。

存在问题的是，使用导电纤维开发的抗静电织物，有织物的后整理问题，比如染色等等。因为导电纤维大部分是深色，所以其染色性能成为一个问题 。

2、前景展望

随着人们对于服装性能要求提升，以及生产方面精密度跟安全性的考量，对抗静电纺织品的要求日益增高，当前的抗静电技术必须持续改进与提升，从当前形势而言，把上述几种抗静电途径混合运用能够达成优良的抗静电效果。