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竞彩外围app:【纺织原料】导电纤维

  发布时间:2022-09-21 21:39:54 | 来源:竞彩世界杯在线外围下载 作者:竞彩外围app下载网址
  

  目前,一些纺织品要求具有优良的导电性和电磁屏蔽性等性能,这就需要使用导电纤维和导电纱线。

  导电纤维是指在聚合物中混入导电介质所纺制成的化学纤维或金属纤维、碳纤维等。具有远高于抗静电纤维的优异的消除和防止静电的性能,且比电阻值持久不变并基本上不受湿度影响。按导电成分分布状态,分为均匀型、被覆型和复合型三类。一般采用混溶、蒸镀、电镀和复合纺丝等方法,在纤维中添加炭黑、石墨、金属粉或金属化合物等导电介质制得。其制品可用于静电感应屏蔽,混有少量导电纤维的织物还可用作特种工作服、防尘刷等。

  导电纤维能将产生的静电很快泄漏和分散,有效地防止静电的局部蓄积。导电纤维还具有电晕放电能力,能起到向大气释放静电的效果。电晕放电是在大气压或高于大气压条件下,电极表面曲率半径很小,放电空间电场不均匀,电极表面附近电场比较强时,发生的放电现象。在电极附近有一个发光的电晕层,层内电场很强,产生强烈的电离和激发。这种电晕放电是一种极微弱的放电现象,不会发生危险。因此,导电纤维在不接地的情况下,也可用电晕放电的方法消除静电。若导电纤维制品接触大地,则在电晕放电的同时,静电也通过导电方式泄漏入大地,其带电量就更小了。

  (1)接地导电纤维的消除静电机理。人体穿着含导电纤维织物接触大地时,其消除静电的机理是在电晕放电的同时,诱导电荷聚集在导电纤维周围,进而泄漏入大地。具体过程是当导电纤维与带电体接近时,在带电体与带电纤维间形成了电场,特别是在导电纤维的周边收敛了电力线,形成局部的离子活化区域。在导电纤维周围的空气,由于绝缘被击穿,电晕放电产生了正负离子,其中负离子向带电体移动而中和,正离子通过导电纤维向大地泄漏。

  (2)不接地导电纤维消除静电机理。导电纤维在不接地情况下是通过电晕放电方法消除静电,消除静电步骤为:

  ①织物( 带电体)中的电荷向导电纤维汇集,导电纤维中诱导了与织物电性相反的电荷;

  ②导电纤维附近被诱发产生强电场,使其周围空气受此电场的作用而电离,这就是所谓的电晕放电过程;

  ③电晕放电产生正负离子,与织物所带电荷性质相反的离子向织物移动,与织物所带电荷中和,从而消除静电。

  按导电成分划分导电纤维主要有4种:金属纤维、炭黑系纤维、导电型金属化合物纤维和导电高分子型纤维。

  金属纤维导电性能好,耐热、耐化学腐蚀,但对于纺织品而言,金属纤维抱合力小,纺纱性能差,成品色泽受限制,多用于地毯和工作服面料,制成高细度纤维时价格昂贵。

  碳黑系纤维是将碳黑与成纤物质混合后采用皮芯纺丝法制成的导电纤维,在保持纤维原有的力学性质以外,又获得了一定的导电性能,但是颜色单一,通常为黑色或灰黑色,在使用上受到了一定的限制。

  以粘胶、腈纶、沥青作为原丝,经碳化处理后的碳纤维,导电性能好,耐热,耐化学药品,但模量高,缺乏韧性,不耐弯折,无热收缩能力,适用范围有限。以普通纤维为基底,用涂层法在纤维表面涂上碳黑的纤维,碳黑易脱落,手感不好,且碳黑在纤维表面不易均匀分布。

  导电型金属化合物纤维,以铜、银、镍和镉的硫化物、碘化物或氧化物为导电材料,以混合纺丝法、吸附法或化学反应法制成,牢度较好,其中铜、银化合物还具有一定的附加功能,如抗菌、除臭,但是银的成本偏高,而铜、镍和镉的硫化物和碘化物的导电纤维较碳黑系纤维差,电磁屏蔽性能一般,主要用于抗静电。

  导电高分子型纤维中,由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维,纺丝困难,价格更高,也难在纺织品中广泛使用。

  金属纤维是出现最早的导电纤维,其中使用最多的金属材料为不锈钢,也有铜,铝,镍等。金属纤维的特点是导电性能好,其电阻率在 102-104 Ω/cm之间,而且耐热,导热,耐化学腐蚀性,耐磨性好,还具有防辐射,强度高,弹性模量高,具有抗老化,可染成各种颜色等优点。用它开发的织物除了有抗静电性能外,还有独特的记忆性和褶皱效果,并具有特殊的光泽感。

  加工金属纤维的方法常用的有两种,一种是直接拉丝法,将金属纤维制成直径为4~16µm的纤维,再把金属纤维制成短纤维,用少量的金属纤维与常规纺织纤维进行混纤、混纺及交织。另一种金属喷涂法,它是将普通纤维先进行表面处理,再用真空喷涂或化学电涂法将金属沉降在纤维表面,使纤维具有金属一样的导电性。利用金属纤维泄电或电晕放电作用,有效地散逸电荷,通过金属纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。

  由于制成高细度纤维时价格昂贵,成品色泽受到限制。金属纤维目前一般用于电脑防护服,孕妇等防辐射服装上,能有效的屏蔽辐射场。还作为加油站、鞭炮厂、燃气站等易燃易爆场所工作人员的工作服。但是金属纤维的可纺性较差,使用过程中容易折断,自重大,耐洗和耐久性较差。可在导电性良好的前提下,适量应用金属纤维。

  在21世纪被誉为“黑色黄金”的碳纤维是由日本人于1959首先采用聚丙烯腈(PAD)纤维经高温炭化处理制得。现在根据原丝类型可分为聚丙烯腈(PAD)基、沥青基和粘胶基,而其中以PAD为主体。碳纤维许多优异的特性使其成为一种新兴防静电纤维。

  (1)碳纤维的密度小,只有1.5-2g/cm3,这与一些天然纤维密度较为接近,不会影响到服装质量和舒适度。

  (2)弹性模量高,而弹性回复为100%,这使纺织材料的弹性增强并能提高其抗皱性。

  (4)碳纤维也有在极端条件下存在的良好性能,如它的热膨胀系数小,即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂,耐高温和低温性能好,在3000℃非氧化气氛下不融化不软化,在液氮温度下依旧很柔软,不脆化,这对在极端条件防静电纤维也是极为重要的。

  (6)成本较低。在通过与其它导电性添加材料的成本比较中,发现用导电碳纤维制成的导(抗)静电涂料成本显著降低,导电添加材料一项,成本仅为原来的20%左右。

  但是相应的碳纤维的耐冲击性较差,容易损伤,在强酸条件下易发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此,碳纤维在使用前须进行表面处理。例如提高其耐化学腐蚀性的能力将是以后发展的一个重要方向。

  复合导电纤维是一种将炭黑,TiO2、SnO2、ZnO、CuI等导电微粒添加到聚合物中而得到的导电纤维,其导电原理为导电填料在聚合物填充体系中的含量达到临界点时,导电粒子在基体中形成导电通道,聚合物从绝缘体转变为半导体,从而使自身电阻急剧下降,起到导电,即防静电的作用。其导电性主要取决于所用粒子的类型、聚合物的类型、导电粒子在基体的分散形式、聚合物基体的形态以及材料的成型工艺。

  复合导电纤维的制备主要包括4个环节:导电剂的选择;导电剂表面处理;复合纺丝;后处理。

  (2)导电极表面处理:一般采用偶联剂与导电粒子混入一定温度的醇或醚类,经过作用,使导电粒子高浓度并稳定的分散到纺丝液中。

  海岛型:将加入导电剂的聚合物作为导电组与常规的聚合物进行纺丝,得到以导电组为岛,非导电组为海的海岛型纤维。

  连续型:将导电组与非导电组经过汇合后从同一纺丝孔中喷出,即得到连续型复合导电纤维。

  (4)后处理。根据规格要求,采用合适的后处理工艺进一步降低纤维的电阻率。复合纤维由于其良好的导电、耐洗、耐磨、抗弯曲等性能而广泛用于工业、家纺产品,如防静电服、鞋、帽、羊毛衫,羊绒衫等等。而大量添加导电粒子降低了成纤聚合物的可纺性,使纤维的成品率下降,成本上升,同时也影响纤维的力学、纺织性能。因此,降低导电粒子加量成为复合导电纤维未来发展的方向。

  高分子导电纤维是以导电高分子为原料加工的纤维,如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺纤维,具有较高的电导率,可达到102s/cm。对这类材料的研究已经取得一些令人鼓舞的重大进展:如在空气中稳定性极好,且加工性好的,导电性能高达107S/cm。其加工方法是:

  (1)导电高分子材料的直接纺丝法。直接纺丝法一般采用湿法,如将聚苯胺配成浓溶液在一定的凝固浴中拉伸纺丝。这里聚苯胺的制备是苯胺在酸性介质下,用氧化剂氧化聚合。

  (2)后处理法。后处理法主要是在普通纤维表面进行化学反应,使导电性高分子吸附在纤维表面,使普通纤维具有导电性能。高分子导电纤维主要应用于抗静电工作服、无菌服、无尘服、地毯、人造草坪,静电消除刷。并可用于电磁屏蔽、微波吸收和发热元件等。但从实际来看,由于这类材料本身刚度大、难溶、难熔,成型、成纤较为困难(某些在高腐蚀介质中溶解),而且掺杂剂多数为毒性大、腐蚀性强的物质,且导电稳定性、重复性差、成本较高,因而目前用作防静电材料实用性有限。

  Etron—导电纤维是一种高性能、可染色的白色导电纤维,源于日本最新纳米技术。除拥有一般导电纤维具有的特点外,最大的优点就是可染色、强度大(可单独使用),性价比高。应用范围广,其典型工业应用领域包括:半导体、石油化工、电子、医药,生命科学技术等行业;该导电丝在生活领域也有众多应用对象,如运动服、休闲服、高档西装里质布、婴儿用品、孕妇用品、内衣、睡衣等。该导电丝对改善工业生产品质、提升人们生活质量有着很好的作用。


  
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