A primeira etapa
Etapa de tratamento superficial de fibra ou tecido com agente antiestático higroscópico.
A água tem uma condutividade elétrica muito alta. 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 para cargas elétricas e promover o movimento de íons para o eletrodo oposto e, quando a água diminui, ela pode ser reabastecida a partir da atmosfera. Utilizando esta característica da água, uma série de agentes antiestáticos foram desenvolvidos. Os agentes antiestáticos são surfactantes com grupos hidrofílicos e hidrofóbicos. 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, adsorvendo a umidade da atmosfera.
Os agentes antiestáticos geralmente têm estes tipos de efeitos na superfície das fibras e seus produtos:
1. Efeito higroscópico: uma película monomolecular contínua de água é formada na superfície do material fibroso.
2. O efeito de redução da resistência específica: A película de água na superfície do material de fibra melhora o coeficiente dielétrico do material de fibra, reduzindo assim efetivamente a resistência específica da superfície.
3. Melhorar a condutividade iônica: aumentar a concentração de íons na superfície do material de fibra e aumentar a condutividade de íons (incluindo prótons) no vapor de água.
4. Promova a dissolução do eletrólito: forneça um local para a dissolução do dióxido de carbono no ar e do eletrólito presente no material da fibra.
5. Neutralização elétrica: Quando o sinal de carga do agente antiestático for oposto ao do material fibroso, ocorrerá a neutralização elétrica.
Vantagens: processamento conveniente, baixo custo e efeito antiestático óbvio.
Desvantagens: O desempenho antiestático é muito dependente da umidade ambiental. Quando a umidade é baixa (UR<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
segunda etapa
Adicione agente antiestático dentro da fibra para modificá-la.
Um componente de agente antiestático é adicionado dentro do polímero básico, misturado ou copolimerizado com o polímero básico, e um método de fiação composta é usado para fazer uma fibra antiestática composta de-ilha ou pele-do mar. A fase ilha ou núcleo é um polímero contendo um agente antiestático, e o polímero básico como a fase marinha ou pele é o corpo principal da fibra, que protege o grupo hidrofílico do polímero e assume a função básica da fibra. Os agentes antiestáticos dentro das fibras antiestáticas são principalmente surfactantes polares ou iônicos. Sua estrutura molecular também possui grupos hidrofílicos e grupos hidrofóbicos. Os grupos hidrofóbicos têm certa compatibilidade com polímeros básicos, enquanto os grupos hidrofílicos os tornam higroscópicos.
Mecanismo antiestático da fibra antiestática: O grupo hidrofílico contido no agente antiestático dentro da fibra pode migrar para a camada superficial da fibra e formar uma película de água. O filme de água absorve o vapor de água na atmosfera para melhorar a função dielétrica da fibra, 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: A função do agente antiestático depende da sua higroscopicidade, que está destinada a depender da umidade ambiental. Sob baixa umidade (UR<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
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 as excelentes propriedades condutoras 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. Atualmente, os mais utilizados são as fibras de aço inoxidável 304, 304L e 316, 316L. O principal método de produção é o método de estiramento direto. O fio-máquina metálico é esticado repetidamente através da matriz para produzir fibras com diâmetro de 4 a 10 μm (atualmente o mais fino atingiu menos de 1 μm), com resistência à ruptura de 5 a 15 cN/dtex e alongamento à ruptura de 3,0 a 5,0%. A fibra de aço inoxidável tem excelente durabilidade, condutividade térmica, resistência à flexão, resistência ao desgaste e proteção contra radiação. Quando o teor de fibra metálica é superior a 0,5%, o tecido apresenta certas propriedades antiestáticas. Quando o teor de fibra metálica é de 2 a 5%, o tecido apresenta 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 propriedades antiestáticas
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 rígida, a coesão é um pouco pior, a capacidade de tingimento é baixa e o preço da fibra é mais alto.
2. Fibra condutora revestida na superfície do material condutor:
Essa fibra é representada pela fibra condutora-revestida com superfície de negro de fumo, desenvolvida pela primeira vez pela empresa alemã BASF na década de 1960. O método de produção consiste em revestir e fixar metal, carbono, polímero condutor e outras substâncias condutoras na superfície de fibras comuns por meio de métodos físicos e químicos. Os componentes condutores desta fibra estão distribuídos na superfície da fibra, portanto o efeito antiestático é bom, mas no processo de uso a substância condutora é fácil de cair, perdendo o desempenho condutor.
A quarta etapa
Estágio de fibra condutora composta.
Em 1975, a DuPont usou tecnologia de fiação composta para fabricar fibra condutora composta contendo núcleo condutor de negro de fumo-Antron (Antron III). Como resultado, as principais empresas de fibras químicas iniciaram a pesquisa e o desenvolvimento de fibras compostas que utilizam negro de fumo como componente condutor. A Monsanto desenvolveu fibras condutoras-lado a-lado a lado, a Japan Bell Textile desenvolveu fibras condutoras de náilon, a Unijica, a Kuraray e a 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 preta, o que limita o escopo de aplicação.
O aparecimento de fibras condutoras compostas de negro de fumo promoveu o desenvolvimento e a produção de tecidos antiestáticos embutidos.
A quinta etapa
A fase de desenvolvimento do branqueamento de fibras condutoras.
Na década de 1980, foi iniciada a pesquisa de clareamento de fibras condutoras. Um método comum é usar sulfetos, iodetos ou óxidos de metais como cobre, prata, níquel e cádmio para misturar ou girar compósitos com polímeros comuns para fazer fibras condutoras. Por exemplo, a fibra condutora feita de camada condutora CuS por reação química; a fibra condutora T-25 fabricada pela Teijin Company e contendo CuI; a fibra condutora contendo Zn0 fabricada pela Zhongfang Company; as empresas como a Unijka também fabricavam fibra condutora branca. O desempenho das fibras condutoras brancas que usam compostos metálicos ou óxidos como materiais condutores não é tão bom quanto as fibras condutoras compostas de negro de fumo, mas sua aplicação não é limitada pela cor.
Sexta etapa
Estágio de P&D de fibra condutora de polímero
A fibra polimérica condutora é uma fibra polimérica condutora intrínseca feita por dopagem de um material polimérico. Como polipirrol, politiofeno, polianilina e outros materiais poliméricos. Esses polímeros condutores intrínsecos possuem alta condutividade (até 10¯³~10¯²s/cm).
Alguns progressos encorajadores foram feitos na pesquisa de tais materiais. Mas ainda existem algumas dificuldades na aplicação prática, principalmente devido ao fraco desempenho do processamento. Além disso, pesquisas sobre supercondutividade de polímeros no país e no exterior também estão em andamento. A investigação sobre os têxteis inteligentes da informação electrónica também está em curso.
A pesquisa e o desenvolvimento nacionais de fibras condutoras estão relativamente atrasados. Na década de 1980, começou a produção nacional de fibra metálica e fibra de carbono, mas a produção era pequena. A maioria das fibras condutoras necessárias são importadas. As primeiras pesquisas e desenvolvimento nacionais de fibras metálicas são instituições de pesquisa científica, como o Instituto de Mineração e Metalurgia de Lanzhou 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 o China Textile Yousi da Academy of Textile Sciences. A tecnologia atual é relativamente madura. Existem também algumas universidades nacionais, instituições de pesquisa científica e algumas grandes empresas que desenvolveram com sucesso uma variedade de fibras condutoras orgânicas e fibras condutoras brancas.
Tais como: fibra condutora de poliéster metálico banhada a cobre,-niquelada, fibra acrílica condutora de iodeto de cobre, fibra condutora feita de fio misturado de poliéster de iodeto de cobre, fibra composta de negro de fumo, etc. Em termos de tecnologia de produção de fibras condutoras brancas, as empresas nacionais desenvolveram com sucesso tecnologia de fibra do tipo ilha-e assim por diante. Em geral, ainda existe uma certa lacuna em relação ao nível estrangeiro avançado, como qualidade e estabilidade do produto.
