La prima fase
Utilizzare un agente antistatico igroscopico per eseguire la fase di trattamento superficiale su fibra o tessuto.
L'acqua ha un'elevata conduttività elettrica. Finché viene assorbita una piccola quantità di acqua, la conduttività del polimero può essere notevolmente migliorata. L'acqua può fornire un mezzo di trasferimento per la carica, favorire il movimento degli ioni verso l'elettrodo opposto e, quando l'acqua si riduce, può essere reintegrata dall'atmosfera. Utilizzando questa caratteristica dell'acqua sono stati sviluppati una serie di agenti antistatici. L'agente antistatico è un tensioattivo avente un gruppo idrofilo e un gruppo idrofobo. Il gruppo idrofobico punta verso la superficie del materiale fibroso, si adsorbe sull'interfaccia di fase e modifica lo stato dell'interfaccia di fase; il gruppo idrofilo punta verso lo spazio e assorbe il vapore acqueo nell'atmosfera.
Gli agenti antistatici generalmente svolgono le seguenti funzioni sulla superficie delle fibre e dei loro prodotti:
1. Assorbimento di umidità: sulla superficie del materiale in fibra si forma un film d'acqua monomolecolare continuo.
2. Riduzione della resistenza specifica: il film d'acqua sulla superficie del materiale in fibra aumenta il coefficiente dielettrico del materiale in fibra, riducendo così efficacemente la sua resistenza specifica superficiale.
3. Migliora la conduttività ionica: aumenta la concentrazione di ioni sulla superficie del materiale in fibra e migliora la sua conduttività ionica (inclusi i protoni) nel vapore acqueo.
4. Promuovere la dissoluzione degli elettroliti: fornisce un luogo per la dissoluzione dell'anidride carbonica nell'aria e degli elettroliti nei materiali in fibra.
5. Neutralizzazione elettrica: quando il segno di carica dell'agente antistatico è opposto a quello del materiale in fibra, si produrrà una neutralizzazione elettrica.
Vantaggi: lavorazione conveniente, basso costo ed evidente effetto antistatico.
Svantaggi: La prestazione antistatica dipende molto dall'umidità ambientale. A bassa umidità (RH<40%), its antistatic performance is lost and its durability is poor.
seconda fase
Aggiungere un agente antistatico all'interno della fibra per modificare la fibra.
Un componente dell'agente antistatico viene aggiunto al polimero di base, miscelato o copolimerizzato con il polimero di base, e una fibra antistatica composita con nucleo marino-isola o guaina-viene realizzata mediante un metodo di filatura composita. La fase isola o parte centrale è un polimero contenente un agente antistatico, e il polimero di base come fase marina o parte pelle è il corpo principale della fibra, che protegge il polimero del gruppo idrofilo e assume la funzione di base della fibra. L'agente antistatico all'interno della fibra antistatica è principalmente tensioattivo polare o ionico. La sua struttura molecolare ha anche gruppi idrofili e gruppi idrofobici. Il gruppo idrofobo ha un certo grado di compatibilità con il polimero base, mentre il gruppo idrofilo gli conferisce un certo grado di igroscopicità.
Meccanismo antistatico della fibra antistatica: il gruppo idrofilo contenuto nell'agente antistatico all'interno della fibra può migrare sulla superficie della fibra e formare un film d'acqua. Il film d'acqua assorbe il vapore acqueo atmosferico per aumentare il dielettrico della fibra. Funzione per ridurre la resistenza superficiale specifica della fibra e accelerare la dispersione della carica elettrostatica netta.
Vantaggi: Poiché l'agente antistatico è all'interno del polimero di base, la sua durata è migliore.
Svantaggi: L'effetto dell'agente antistatico dipende dalla sua igroscopicità, che è condannata alla dipendenza dall'umidità ambientale. In condizioni di bassa umidità (RH<40%) conditions, it will lose its antistatic performance. The dosage is large.
La terza fase
Fase di rivestimento superficiale in fibra metallica e materiale conduttivo.
1. Fibra conduttiva metallica: la fibra conduttiva è realizzata sfruttando l'eccellente conduttività del metallo, rendendola la prima e vera fibra conduttiva. La sua resistività può raggiungere 10¯²-10¯¹ Ω · cm. I metalli comunemente usati per le fibre metalliche sono: acciaio inossidabile, rame, alluminio, nichel, oro, argento, ecc. Le più utilizzate sono le fibre di acciaio inossidabile 304, 304L e 316, 316L. Il metodo di produzione principale è il metodo di trafilatura diretta. Il filo metallico viene allungato ripetutamente attraverso la filiera per formare una fibra con un diametro di 4-10μm (attualmente la più sottile è inferiore a 1μm), la resistenza alla rottura è 5-15cN/dtex e l'allungamento alla rottura è 3,0-5,0%. La fibra di acciaio inossidabile ha un'eccellente durata, conduttività termica, resistenza alla flessione, resistenza all'abrasione e resistenza alle radiazioni. Quando il contenuto di fibre metalliche è maggiore dello 0,5%, il tessuto ha determinate proprietà antistatiche e quando il contenuto di fibre metalliche è compreso tra il 2 e il 5%, il tessuto ha buone proprietà antistatiche. Quando il contenuto di fibre metalliche è superiore all'8%, il tessuto non solo ha proprietà antistatiche, ma ha anche determinate proprietà di schermatura delle onde elettromagnetiche.
Contenuto di fibra metallica e proprietà anti-statiche
Nota: la conduttività elettrica della fibra di acciaio inossidabile aumenta con l'aumentare della finezza. Quando la finezza è inferiore a 8μm, diminuisce con l'aumento della finezza. Svantaggi: la fibra è più rigida, la forza di coesione è leggermente peggiore, la tingibilità è scarsa e il prezzo della fibra è più alto.
2. La superficie del materiale conduttivo è rivestita con fibra conduttiva:
Questa fibra è rappresentata dalla fibra conduttiva rivestita in superficie di nerofumo-sviluppata per la prima volta da BASF in Germania negli anni '60. Il metodo di produzione consiste nel rivestire e fissare metallo, carbonio, polimeri conduttivi e altri materiali conduttivi sulla superficie delle fibre ordinarie attraverso metodi fisici e chimici. I componenti conduttivi di questa fibra sono distribuiti sulla superficie della fibra, quindi l'effetto antistatico è buono, ma durante il processo di utilizzo, il materiale conduttivo cade facilmente e le prestazioni conduttive si perdono.
Quarta fase
Stadio composito in fibra conduttiva.
Nel 1975, DuPont utilizzò la tecnologia di filatura dei compositi per produrre fibre conduttive composite con nucleo conduttivo in nero di carbonio-Antron III. Di conseguenza, le principali aziende produttrici di fibre chimiche hanno iniziato a ricercare e sviluppare fibre composite con nerofumo come componente conduttivo. Monsanto ha sviluppato fibre conduttive affiancate--fianco, Kanebo ha sviluppato fibre conduttive in nylon e Unijika, Kuraray e Toyobo hanno successivamente sviluppato fibre conduttive composite. Durante questo periodo, la fibra conduttiva composita del nero di carbonio fu notevolmente sviluppata. Alla fine degli anni '80 la produzione annua del Giappone raggiunse le 200 tonnellate. Poiché la fibra conduttiva composita di nero di carbonio utilizza il nero di carbonio come componente conduttivo, la fibra è solitamente grigio scuro, il che limita l'ambito di applicazione.
L'emergere di fibre conduttive composite di nero carbonio promuove lo sviluppo e la produzione di tessuti antistatici intarsiati.
Quinta tappa
La fase di sviluppo dello sbiancamento della fibra conduttiva.
Negli anni '80 è stato avviato il lavoro di ricerca sullo sbiancamento delle fibre conduttive. Il metodo comune consiste nell'utilizzare rame, argento, nichel e cadmio e altri solfuri, ioduri o ossidi metallici e polimeri ordinari per miscelare o filare compositi per produrre fibre conduttive. Ad esempio, la fibra conduttiva dello strato conduttivo CuS è realizzata mediante reazione chimica; la fibra conduttiva T-25 contenente CuI è prodotta da Teijin Co., Ltd.; la fibra conduttiva contenente Zn0 è prodotta da Kanebo Co., Ltd.; Anche Unijika e altre società hanno prodotto fibra conduttiva bianca. Le prestazioni delle fibre conduttive bianche che utilizzano composti metallici o ossidi come materiali conduttivi non sono buone come quelle delle fibre conduttive composite di nero carbonio, ma la sua applicazione non è limitata dal colore.
Sesta tappa
La fase di sviluppo della fibra conduttiva polimerica.
La fibra conduttiva polimerica è una fibra conduttiva polimerica intrinseca realizzata drogando materiali polimerici. Come polipirrolo, politiofene, polianilina e altri materiali polimerici. Questi polimeri intrinsecamente conduttivi hanno un'elevata conduttività (fino a 10¯³~10¯²s/cm).
La ricerca su questo tipo di materiale ha fatto alcuni progressi incoraggianti. Tuttavia, permangono ancora alcune difficoltà nell’applicazione pratica, dovute principalmente alle scarse prestazioni di elaborazione. Inoltre sono in corso ricerche sulla superconduttività dei polimeri in patria e all'estero. Sono in corso anche lavori di ricerca sui tessuti intelligenti dell'informazione elettronica.
Il lavoro nazionale di ricerca e sviluppo sulle fibre conduttive è relativamente tardivo. Negli anni ’80 iniziò la produzione interna di fibra metallica e fibra di carbonio, ma la produzione era relativamente piccola. La maggior parte delle fibre conduttive necessarie dipendono dalle importazioni. I primi centri di ricerca e sviluppo nazionali di fibre metalliche sono l'Istituto di ricerca mineraria e metallurgica di Lanzhou e altri istituti di ricerca scientifica e alcune imprese, come la fabbrica 540 a Xinxiang. La ricerca e lo sviluppo nazionali di fibre conduttive composite di nero carbonio comprendono il Wuxi Textile Research Institute e la China Textile Excellent Silk of Textile Academy. L’attuale tecnologia di processo è relativamente matura. Un numero considerevole di università nazionali e istituti di ricerca scientifica e alcune grandi imprese hanno sviluppato con successo anche una varietà di fibre conduttive organiche e fibre conduttive bianche.
Ad esempio: fibra conduttiva di poliestere metallico rivestita con rame e nichel sulla superficie, fibra acrilica conduttiva di ioduro di rame, fibra conduttiva realizzata con filatura miscelata di poliestere con ioduro di rame, fibra composita di nero di carbonio, ecc. Nella tecnologia di produzione della fibra conduttiva bianca, alcune imprese nazionali hanno sviluppato con successo la tecnologia delle fibre delle isole marine-e così via. In generale, c'è ancora un certo divario con il livello avanzato estero, ad esempio nella qualità e nella stabilità del prodotto.
