La prima fase
Fase di trattamento superficiale della fibra o del tessuto con agente antistatico igroscopico.
L'acqua ha una conduttività elettrica molto elevata. 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 le cariche elettriche e favorire il movimento degli ioni verso l'elettrodo opposto e, quando l'acqua diminuisce, può essere reintegrata dall'atmosfera. Utilizzando questa caratteristica dell'acqua sono stati sviluppati una serie di agenti antistatici. Gli agenti antistatici sono tensioattivi con gruppi idrofili e idrofobi. Il gruppo idrofobico punta verso la superficie del materiale in fibra, si adsorbe sull'interfaccia di fase e modifica lo stato dell'interfaccia di fase; il gruppo idrofilo punta verso lo spazio, assorbendo l'umidità nell'atmosfera.
Gli agenti antistatici generalmente hanno questi tipi di effetti sulla superficie delle fibre e dei loro prodotti:
1. Effetto igroscopico: sulla superficie del materiale in fibra si forma un film d'acqua monomolecolare continuo.
2. L'effetto di riduzione della resistenza specifica: il film d'acqua sulla superficie del materiale in fibra migliora il coefficiente dielettrico del materiale in fibra, riducendo così efficacemente la resistenza specifica della superficie.
3. Migliora la conduttività ionica: aumenta la concentrazione di ioni sulla superficie del materiale in fibra e migliora la conduttività degli ioni (compresi i protoni) nel vapore acqueo.
4. Promuovere la dissoluzione dell'elettrolita: fornire un luogo per la dissoluzione dell'anidride carbonica nell'aria e dell'elettrolita presente nel materiale in fibra.
5. Neutralizzazione elettrica: quando il segno di carica dell'agente antistatico è opposto a quello del materiale in fibra, si verificherà la neutralizzazione elettrica.
Vantaggi: lavorazione conveniente, basso costo ed evidente effetto antistatico.
Svantaggi: La prestazione antistatica dipende molto dall'umidità ambientale. Quando l'umidità è bassa (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
seconda fase
Aggiungere un agente antistatico all'interno della fibra per modificare la fibra.
Un componente dell'agente antistatico viene aggiunto all'interno del polimero di base, miscelato o copolimerizzato con il polimero di base, e un metodo di filatura del composito viene utilizzato per realizzare una fibra antistatica composita con nucleo marino-isola o skin-. La fase isola o nucleo è un polimero contenente un agente antistatico, e il polimero di base come la fase marina o pelle è il corpo principale della fibra, che protegge il gruppo idrofilo del polimero e assume la funzione di base della fibra. Gli agenti antistatici all'interno delle fibre antistatiche sono per lo più tensioattivi polari o ionici. La sua struttura molecolare ha anche gruppi idrofili e gruppi idrofobici. I gruppi idrofobi hanno una certa compatibilità con i polimeri di base, mentre i gruppi idrofili li rendono igroscopici.
Meccanismo antistatico della fibra antistatica: il gruppo idrofilo contenuto nell'agente antistatico all'interno della fibra può migrare verso lo strato superficiale della fibra e formare un film d'acqua. Il film d'acqua assorbe il vapore acqueo nell'atmosfera per migliorare la funzione dielettrica della fibra, ridurre la resistenza specifica della superficie della fibra e accelerare la perdita della carica elettrostatica netta.
Vantaggi: poiché l'agente antistatico è all'interno del polimero di base, la sua durata è migliore.
Svantaggi: La funzione di antistatico dipende dalla sua igroscopicità, che è destinata a dipendere dall'umidità ambientale. In condizioni di bassa umidità (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
La terza fase
Fase di rivestimento superficiale in fibra metallica e materiale conduttivo.
1. Fibra conduttiva metallica: la fibra conduttiva è realizzata utilizzando le eccellenti proprietà conduttive 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. Attualmente, le più utilizzate sono le fibre di acciaio inossidabile 304, 304L e 316, 316L. Il metodo di produzione principale è il metodo di stiramento diretto. La vergella metallica viene stirata ripetutamente attraverso la filiera per produrre fibre con un diametro compreso tra 4 e 10 μm (attualmente la più sottile ha raggiunto meno di 1 μm), con un carico di rottura compreso tra 5 e 15 cN/dtex e un allungamento a rottura compreso tra il 3,0 e il 5,0%. La fibra di acciaio inossidabile ha eccellente durata, conduttività termica, resistenza alla flessione, resistenza all'usura e protezione dalle radiazioni. Quando il contenuto di fibre metalliche è superiore allo 0,5%, il tessuto ha determinate proprietà antistatiche. 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 fibre metalliche e proprietà antistatiche
Nota: la conduttività elettrica della fibra di acciaio inossidabile aumenta con l'aumento della finezza, quando la finezza è inferiore a 8μm diminuisce con l'aumento della finezza. Svantaggi: la fibra è rigida, la coesione è leggermente peggiore, la tingibilità è scarsa e il prezzo della fibra è più alto.
2. Fibra conduttiva rivestita sulla superficie di materiale conduttivo:
Questa fibra è rappresentata dalla fibra conduttiva rivestita in superficie di nero carbonio-sviluppata per la prima volta dall'azienda tedesca BASF negli anni '60. Il metodo di produzione consiste nel rivestire e fissare metallo, carbonio, polimeri conduttivi e altre sostanze conduttive 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, la sostanza conduttiva cade facilmente, quindi le prestazioni conduttive vengono perse.
La quarta fase
Stadio composito in fibra conduttiva.
Nel 1975, DuPont utilizzò la tecnologia di filatura dei compositi per produrre una fibra conduttiva composita contenente un nucleo conduttivo di nero di carbonio-Antron (Antron III). Di conseguenza, le principali aziende produttrici di fibre chimiche hanno avviato la ricerca e lo sviluppo di fibre composite che utilizzano il nerofumo come componente conduttivo. Monsanto ha sviluppato fibre conduttive affiancate--fianco, Japan Bell Textile ha sviluppato fibre conduttive in nylon, Unijica, Kuraray e Toyobo hanno successivamente sviluppato fibre conduttive composite. Durante questo periodo, la fibra conduttiva composita del nero di carbonio è stata 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-nera, il che limita l'ambito di applicazione.
La comparsa di fibre conduttive composite di nero carbonio ha promosso lo sviluppo e la produzione di tessuti antistatici intarsiati.
La quinta fase
La fase di sviluppo dello sbiancamento delle fibre conduttive.
Negli anni '80 è stata avviata la ricerca sullo sbiancamento delle fibre conduttive. Un metodo comune consiste nell'utilizzare solfuri, ioduri o ossidi di metalli come rame, argento, nichel e cadmio per fonderli o centrifugarli con polimeri ordinari per produrre fibre conduttive. Ad esempio, la fibra conduttiva costituita da uno strato conduttivo CuS mediante reazione chimica; la fibra conduttiva T-25 prodotta dalla Teijin Company e contenente CuI; la fibra conduttiva contenente Zn0 prodotta dalla Zhongfang Company; aziende come Unijka producevano anche fibra conduttiva bianca. Le prestazioni delle fibre conduttive bianche che utilizzano composti metallici o ossidi come materiali conduttivi non sono buone quanto quelle delle fibre conduttive composite di nero carbonio, ma la loro applicazione non è limitata dal colore.
Sesta tappa
Fase di ricerca e sviluppo della fibra conduttiva polimerica
La fibra conduttiva polimerica è una fibra conduttiva polimerica intrinseca realizzata drogando un materiale polimerico. Come polipirrolo, politiofene, polianilina e altri materiali polimerici. Questi polimeri conduttivi intrinseci hanno un'elevata conduttività (fino a 10¯³~10¯²s/cm).
Sono stati compiuti alcuni progressi incoraggianti nella ricerca di tali materiali. Ma ci sono ancora alcune difficoltà nell'applicazione pratica, principalmente a causa delle scarse prestazioni di elaborazione. Inoltre, sono in corso anche ricerche sulla superconduttività dei polimeri in patria e all'estero. Sono in corso anche ricerche sui tessuti intelligenti dell'informazione elettronica.
La ricerca e lo sviluppo nazionali di fibre conduttive sono relativamente tardi. Negli anni '80 iniziò la produzione nazionale di fibra metallica e fibra di carbonio, ma la produzione era piccola. La maggior parte delle fibre conduttive richieste vengono importate. I primi centri di ricerca e sviluppo nazionali di fibre metalliche sono istituti di ricerca scientifica come l'Istituto minerario e metallurgico di Lanzhou e alcune imprese, come la fabbrica 540 a Xinxiang. La ricerca e lo sviluppo nazionali di fibre conduttive composite di nerofumo comprendono il Wuxi Textile Research Institute e il China Textile Yousi dell'Accademia delle scienze tessili. La tecnologia attuale è relativamente matura. Ci sono anche numerose università nazionali, istituti di ricerca scientifica e alcune grandi imprese che hanno sviluppato con successo una varietà di fibre conduttive organiche e fibre conduttive bianche.
Ad esempio: fibra conduttiva di poliestere metallico placcato in rame-, nichel-, fibra acrilica conduttiva allo ioduro di rame, fibra conduttiva realizzata con filato misto di poliestere allo ioduro di rame, fibra composita di nero di carbonio, ecc. In termini di tecnologia di produzione delle fibre conduttive bianche, le aziende nazionali hanno sviluppato con successo la tecnologia delle fibre di tipo isola- e così via. In generale, c'è ancora un certo divario con il livello estero avanzato, come la qualità e la stabilità del prodotto.
