A primeira etapa
Use agente antiestático higroscópico para realizar a etapa de tratamento de superfície em fibra ou tecido.
A água tem uma alta condutividade elétrica. Contanto que uma pequena quantidade de água seja absorvida, a condutividade do polímero pode ser significativamente melhorada. A água pode fornecer um meio de transferência de carga, promover o movimento de íons para o eletrodo oposto e, quando a água é reduzida, pode ser reabastecida a partir da atmosfera. Utilizando esta característica da água, uma série de agentes antiestáticos foram desenvolvidos. O agente antiestático é um surfactante que possui um grupo hidrofílico e um grupo hidrofóbico. O grupo hidrofóbico aponta para a superfície do material fibroso, adsorve na interface de fase e altera o estado da interface de fase; o grupo hidrofílico aponta para o espaço e absorve o vapor d'água da atmosfera.
Os agentes antiestáticos geralmente desempenham as seguintes funções na superfície das fibras e seus produtos:
1. Absorção de umidade: uma película monomolecular contínua de água é formada na superfície do material fibroso.
2. Reduzindo a resistência específica: A película de água na superfície do material de fibra aumenta o coeficiente dielétrico do material de fibra, reduzindo efetivamente sua resistência específica de superfície.
3. Melhorar a condutividade iônica: aumentar a concentração de íons na superfície do material de fibra e aumentar sua condutividade iônica (incluindo prótons) no vapor de água.
4. Promove a dissolução de eletrólitos: Fornece um local para a dissolução de dióxido de carbono no ar e eletrólitos em materiais de fibra.
5. Neutralização elétrica: Quando o sinal de carga do agente antiestático é oposto ao do material fibroso, ele produzirá neutralização elétrica.
Vantagens: processamento conveniente, baixo custo e efeito antiestático óbvio.
Desvantagens: O desempenho antiestático é muito dependente da umidade ambiental. Em baixa umidade (UR<40%), its antistatic performance is lost and its durability is poor.
segunda etapa
Adicione agente antiestático dentro da fibra para modificá-la.
Um componente de agente antiestático é adicionado ao polímero básico, misturado ou copolimerizado com o polímero básico, e uma fibra antiestática composta de-ilha ou bainha-do mar é feita por um método de fiação composta. A fase ilha ou parte central é um polímero contendo um agente antiestático, e o polímero básico como a fase marítima ou parte da pele é o corpo principal da fibra, que protege o polímero do grupo hidrofílico e assume a função básica da fibra. O agente antiestático dentro da fibra antiestática é principalmente surfactante polar ou iônico. Sua estrutura molecular também possui grupos hidrofílicos e grupos hidrofóbicos. O grupo hidrofóbico possui certo grau de compatibilidade com o polímero básico, enquanto o grupo hidrofílico faz com que ele tenha certo grau de higroscopicidade.
Mecanismo antiestático da fibra antiestática: O grupo hidrofílico contido no agente antiestático dentro da fibra pode migrar para a superfície da fibra e formar uma película de água. A película de água absorve o vapor de água atmosférico para aumentar o dielétrico da fibra. Função para reduzir a resistência específica da superfície da fibra e acelerar o vazamento da carga eletrostática líquida.
Vantagens: Como o agente antiestático está dentro do polímero básico, sua durabilidade é melhor.
Desvantagens: O efeito do agente antiestático depende da sua higroscopicidade, que está fadada à sua dependência da umidade ambiental. Sob baixa umidade (UR<40%) conditions, it will lose its antistatic performance. The dosage is large.
A terceira etapa
Estágio de revestimento de superfície de fibra metálica e material condutor.
1. Fibra condutora de metal: A fibra condutora é feita usando a excelente condutividade do metal, tornando-a a fibra condutora mais antiga e verdadeira. Sua resistividade pode atingir 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Os metais comumente usados para fibras metálicas são: aço inoxidável, cobre, alumínio, níquel, ouro, prata, etc. Os mais utilizados são as fibras de aço inoxidável 304, 304L e 316, 316L. O principal método de produção é o método de desenho direto. O fio metálico é esticado repetidamente através da matriz para formar uma fibra com um diâmetro de 4-10μm (atualmente o mais fino é inferior a 1μm), a resistência à ruptura é de 5-15cN/dtex e o alongamento à ruptura é de 3,0-5,0%. A fibra de aço inoxidável tem excelente durabilidade, condutividade térmica, resistência à flexão, resistência à abrasão e resistência à radiação. Quando o teor de fibra metálica é superior a 0,5%, o tecido possui certas propriedades antiestáticas, e quando o teor de fibra metálica é de 2 a 5%, o tecido possui boas propriedades antiestáticas. Quando o teor de fibra metálica é superior a 8%, o tecido não só possui propriedades antiestáticas, mas também possui certas propriedades de proteção contra ondas eletromagnéticas.
Conteúdo de fibra metálica e propriedade anti{0}estática
Nota: A condutividade elétrica da fibra de aço inoxidável aumenta com o aumento da finura. Quando a finura é inferior a 8μm, diminui com o aumento da finura. Desvantagens: a fibra é mais rígida, a força coesiva é um pouco pior, a capacidade de tingimento é baixa e o preço da fibra é mais alto.
2. A superfície do material condutor é revestida com fibra condutora:
Essa fibra é representada pela fibra condutora-revestida com superfície de negro de fumo, desenvolvida pela primeira vez pela BASF na Alemanha na década de 1960. O método de produção consiste em revestir e fixar metal, carbono, polímero condutor e outros materiais condutores na superfície de fibras comuns por meio de métodos físicos e químicos. Os componentes condutores desta fibra são distribuídos na superfície da fibra, portanto o efeito antiestático é bom, mas no processo de uso o material condutor é fácil de cair e o desempenho condutor é perdido.
Quarta etapa
Estágio de fibra condutora composta.
Em 1975, a DuPont usou tecnologia de fiação composta para fabricar fibra condutora composta com núcleo condutor de negro de fumo-Antron III. Como resultado, as principais empresas de fibras químicas começaram a pesquisar e desenvolver fibras compostas com negro de fumo como componente condutor. A Monsanto desenvolveu fibras condutoras-lado a-lado a lado, a Kanebo desenvolveu fibras condutoras de náilon e a Unijika, Kuraray e Toyobo desenvolveram sucessivamente fibras condutoras compostas. Durante este período, a fibra condutora composta de negro de fumo foi bastante desenvolvida. No final da década de 1980, a produção anual do Japão atingiu 200 toneladas. Como a fibra condutora composta de negro de fumo usa negro de fumo como componente condutor, a fibra geralmente é cinza escuro, o que limita o escopo de aplicação.
O surgimento de fibras condutoras compostas de negro de fumo promove o desenvolvimento e a produção de tecidos antiestáticos embutidos.
Quinta etapa
O estágio de desenvolvimento de clareamento da fibra condutora.
Na década de 1980, foram iniciados trabalhos de pesquisa sobre o branqueamento de fibras condutoras. O método comum é usar cobre, prata, níquel e cádmio e outros sulfetos, iodetos ou óxidos metálicos e polímeros comuns para misturar ou compor a fiação para fazer fibras condutoras. Por exemplo, a fibra condutora da camada condutora CuS é produzida por reação química; a fibra condutora T-25 contendo CuI é fabricada pela Teijin Co., Ltd.; a fibra condutora contendo Zn0 é fabricada pela Kanebo Co., Ltd.; Unijika e outras empresas também fabricaram fibra condutora branca. O desempenho das fibras condutoras brancas usando compostos metálicos ou óxidos como materiais condutores não é tão bom quanto o das fibras condutoras compostas de negro de fumo, mas sua aplicação não é limitada pela cor.
Sexta etapa
A fase de desenvolvimento da fibra condutora de polímero.
A fibra condutora de polímero é uma fibra condutora de polímero intrínseca feita por dopagem de materiais poliméricos. Como polipirrol, politiofeno, polianilina e outros materiais poliméricos. Esses polímeros intrinsecamente condutores possuem alta condutividade (até 10¯³~10¯²s/cm).
A pesquisa sobre este tipo de material fez alguns progressos encorajadores. Porém, ainda existem algumas dificuldades na aplicação prática, principalmente devido ao baixo desempenho de processamento. Além disso, também estão em andamento pesquisas sobre a supercondutividade de polímeros no país e no exterior. Estão também em curso trabalhos de investigação sobre os têxteis inteligentes da informação electrónica.
O trabalho nacional de pesquisa e desenvolvimento em fibras condutoras está relativamente atrasado. Na década de 1980, começou a produção nacional de fibra metálica e fibra de carbono, mas a produção era relativamente pequena. A maior parte das fibras condutoras necessárias depende de importações. As primeiras pesquisas e desenvolvimento nacionais de fibras metálicas são o Instituto de Pesquisa de Mineração e Metalurgia de Lanzhou e outras instituições de pesquisa científica e algumas empresas, como a fábrica 540 em Xinxiang. A pesquisa e desenvolvimento nacional de fibras condutoras compostas de negro de fumo incluem o Wuxi Textile Research Institute e a China Textile Excellent Silk of Textile Academy. A tecnologia de processo atual é relativamente madura. Um número considerável de universidades nacionais e instituições de pesquisa científica e algumas grandes empresas também desenvolveram com sucesso uma variedade de fibras condutoras orgânicas e fibras condutoras brancas.
Tais como: fibra condutora de poliéster metálico revestida com cobre e níquel na superfície, fibra acrílica condutora de iodeto de cobre, fibra condutora feita de fiação misturada de poliéster de iodeto de cobre, fibra composta de negro de fumo, etc. Na tecnologia de produção de fibra condutora branca, algumas empresas nacionais desenvolveram com sucesso a tecnologia de fibra marítima-da ilha e assim por diante. De modo geral, ainda existe uma certa lacuna em relação ao nível avançado estrangeiro, como na qualidade e estabilidade do produto.
