基本介紹
- 中文名：抗靜電纖維
- 外文名：antistatic fiber
- 分類：抗靜電劑型、金屬系、炭黑系等
- 原理：漏電效應
- 功能：減小靜電災害
- 學科：材料科學技術
簡述,分類,套用,
簡述
紡織品特別是普通合成纖維製品在生產加工和使用中易因摩擦和感應產生靜電，所產生的電荷不易逸散，影響穿著的舒適性和工作的安全性。因此有必要對纖維進行抗靜電及導電處理，製得抗靜電纖維及導電纖維。
抗靜電纖維是能降低或消除在使用過程中產生靜電的合成纖維，體積比電阻通常為107～108Ω·cm。導電纖維是通過電子傳導和電暈放電而消除靜電的功能性纖維，通常是指在標準狀態下(20℃、相對濕度65%)體積比電阻在107Ω·cm以下的纖維。
抗靜電纖維和導電纖維的作用都是為了改善合成纖維及製品的靜電性能，但這兩類纖維抗靜電機理存在區別。抗靜電纖維的抗靜電機理是通過吸濕使產生的大部分靜電泄漏，利用了漏電效應。它需要吸收環境中的水分來增加靜電泄漏量，因而對環境濕度的依賴性高。導電纖維的抗靜電機理主要是當導電纖維接近帶電體時，利用電場引起自身電暈放電，使靜電中和，屬於放電效應。
分類
按抗靜電效果的持續性分類有暫時性和耐久性兩種。按導電成分分類有抗靜電劑型、金屬系、炭黑系、高分子型和納米級金屬氧化物型抗靜電纖維五種。
1．抗靜電劑型抗靜電纖維
抗靜電劑型抗靜電纖維加工工藝簡單，抗靜電劑對纖維的原有性能影響不大，可以在纖維表面形成導電層，降低其表面電阻率，使產生的靜電迅速泄漏。同時，還可賦予纖維表面一定的潤滑性以降低摩擦係數，抑制和減少靜電荷的產生。常用的抗靜電劑主要是一些表面活性劑，其分子結構中含有親油基和親水基兩種基團。親油基與聚合物結合，親水基面向空氣，排列在材料表面，形成“水膜”。因此，抗靜電劑的使用效果取決於用量和諸多外界因素，如溫度、相對濕度等。
2．金屬系抗靜電纖維
金屬系抗靜電纖維是利用金屬的導電性能製得的。主要方法是直接拉絲法，將金屬線反覆過模具，拉伸，製成直徑為4～16μm的纖維。常用的金屬有不鏽鋼、銅、鋁、金、銀等。類似的方法還有切削法，將金屬直接切削成纖維狀的細絲。另外，還有金屬噴塗法，將普通纖維先進行表面處理，再用真空噴塗或化學電鍍法將金屬沉積在纖維表面，使纖維具有金屬一樣的導電性。金屬系抗靜電纖維的導電性能好、電阻率低，但纖維的手感比較差，而且纖維的混紡工藝難以控制，因此限制了它的進一步推廣使用。
3．炭黑系抗靜電纖維
利用炭黑的導電性能來製造抗靜電纖維，這是一種比較古老而普遍的方法。該方法可分為以下三類：
(1)摻雜法。將炭黑與成纖物質混合後紡絲，炭黑在纖維中成連續相結構，賦予纖維抗靜電性能。這種方法一般採用皮芯複合紡絲法，既不影響纖維原有的物理性能，又使纖維具有了抗靜電性。
(2)塗層法。塗層法是在普通纖維表面塗上炭黑。塗層方法可以採用黏合劑將炭黑黏合在纖維表面，或者直接將纖維表面快速軟化並與炭黑黏合。
炭黑系抗靜電纖維突出的缺點是產品的顏色單一，只能是黑色或深灰色，並且炭黑容易脫落，手感不好，在纖維表面不易均勻分布。此外採用皮芯層紡絲時需要專用設備，製造成本很高。
4．高分子型抗靜電纖維
高分子材料通常被認為是絕緣體，20世紀70年代聚乙炔導電材料的研製成功，打破了這種傳統觀念。之後，又相繼誕生了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子導電物質，人們對高分子材料導電性能的研究也越來越廣泛。利用導電高聚物製備導電纖維，主要方法有兩種：一是導電高分子材料的直接紡絲法，多採用濕法紡絲，如將聚苯胺配成濃溶液，在一定的凝固浴中拉伸紡絲；另一種是後處理法，在普通纖維表面進行化學反應，讓導電高分子吸附在纖維表面，使普通纖維具有抗靜電性能。高分子型抗靜電纖維的手感很好，但穩定性差，抗靜電性能對環境的依賴性較強，且抗靜電性能會隨著時間的延長而緩慢衰退，這就使其套用受到限制。
5．納米級金屬氧化物型抗靜電纖維
納米級金屬氧化物粉體的淺色透明特徵，決定了可製得淺色、高透明度的納米級金屬氧化物型抗靜電纖維。納米級SnO2透明導電粉末在抗靜電纖維製備中占有重要的地位。首先製得納米級SnO2(摻銻)透明導電粉末，然後在表面處理裝置中加入一定量的表面處理劑進行局部包覆，得到分散性良好的納米級透明導電粉末或其分散體，最後選擇纖維材料基體，根據抗靜電等級，按比例加入濃縮的導電色漿，充分分散，獲得紡絲前驅體，經濕法或乾法紡絲製得抗靜電性能優良的纖維。
