PA-1 型抗靜電劑應(yīng)用于滌棉織物的研究
來源：錦橋紡織網(wǎng)
發(fā)布時間：2004-3-25 9:15:55
無標(biāo)題文檔
由含滌面料加工成的服裝在穿脫時會產(chǎn)生靜電及電暈放電，其靜電電壓可高達(dá)約 6000V ，這種高電壓、強(qiáng)電場會促成人體生物電壓的重新分布，影響人們身邊健康；含滌面料加工生產(chǎn)、纖維生產(chǎn)過程中有許多環(huán)節(jié)易產(chǎn)生靜電，會引起線束纏繞皮輥、線束粗細(xì)不勻，易產(chǎn)生疵點，直接影響紡織產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是些易燃易爆的場合，由于靜電的存在極易產(chǎn)生火花，引起火災(zāi)、爆炸，為此，將永久性抗靜電劑應(yīng)用于滌棉紗的加工和纖維生產(chǎn)中勢在必行，這對紡織、化纖、塑料工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和利用具有深遠(yuǎn)的意義。
1 永久性抗靜電劑機(jī)理
永久性抗靜電劑的分子結(jié)構(gòu)由親油部分和親水部分組成，用于滌棉紗處理時親水部分來源于聚醚鏈段，耐洗性部分來源于聚酯鏈段及整個聚合物的成膜，聚酯鏈段與滌綸分子結(jié)構(gòu)相同，熱處理后形成共晶，結(jié)成長鏈，從而使耐洗性大大提高。分子鏈段愈長，分子量愈大，耐洗性愈好。
實際上化纖織物也是絕緣材料，任何絕緣材料，其靜電泄漏有兩條途徑，一條是絕緣體表面，另一條是絕緣體內(nèi)。前者與表面電阻有關(guān)，后者與體內(nèi)電阻有關(guān)。
根據(jù)高斯定理，可以證明，靜電泄漏快慢主要取決于電阻率 ρ 。通過使用抗靜電劑，減少物體電阻率，增加靜電泄漏量，減少物體表面摩擦，使絕緣體形不成過多的電荷積累，就能達(dá)到消靜電目的。
2 實驗部分
織物：所用滌棉紗由鄭州國棉六廠提供。 PA-1 型永久性抗靜電劑合成工藝：如圖 1 所示。測試儀器：用 G88-1B 數(shù)字兆歐表，法拉第筒， DL-1 數(shù)字電量表。
圖 1 PA-1 型永久性抗靜電劑合成工藝流程圖
3 性能測試
3.1 永久性抗靜電劑的化學(xué)性能
研制的 PA-1 型永久性抗靜電劑，呈金黃色、透明狀， pH 值為 7 ，密度約為 1.2 。
3.2 被處理的滌棉織物的性能
將 PA-1 型永久性抗靜電溶劑對滌棉織物在不同溫度、不同時間進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)如表 1 。同時又對純滌綸涂塑篷布進(jìn)行抗靜電處理，測試數(shù)據(jù)如表 2 。
表 1 抗靜電處理的滌棉織物的測試數(shù)據(jù)
抗靜電劑類型及處理
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焙烘溫度（℃）
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焙烘時間（ min ）
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表面電阻（ Ω ）
|
未洗
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洗 30 次
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洗 50 次
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原樣
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|
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10 14
|
10 14
|
10 14
|
永久性抗靜電劑處理的滌棉織物
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160
|
2.5
|
10 8
|
10 9
|
4 × 10 9
|
160
|
1
|
10 8
|
2 × 10 9
|
8 × 10 9
|
170
|
2.5
|
10 8
|
1.5 × 10 8
|
4 × 10 8
|
170
|
1
|
10 8
|
3 × 10 8
|
2.3 × 10 9
|
180
|
2.5
|
10 8
|
2 × 10 8
|
9 × 10 9
|
180
|
1
|
10 8
|
1.5 × 10 8
|
3.5 × 10 8
|
190
|
2.5
|
10 8
|
1.8 × 10 9
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8 × 10 9
|
190
|
1
|
10 8
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10 9
|
5 × 10 9
|
注：表中數(shù)據(jù)是 8 次測試數(shù)據(jù)的平均值；溫度： 20 ℃，相對濕度 40 ％
表 1 中數(shù)據(jù)表明，焙烘溫度為 180 ℃，焙烘時間為 1min ，抗靜電效果和耐洗性較好。同時也說明 PA-1 型永久性抗靜電溶劑適合各種含滌面料，其抗靜電指標(biāo)均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn) GB12158-90 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的表面電阻 <10 9 Ω，電荷面密度 <7μC/m 2 的要求。
表 2 抗靜電純滌綸涂塑篷布測試數(shù)據(jù)
測試環(huán)境
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樣品
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洗滌次數(shù)
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表面電阻（ Ω ）
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電荷面密度（ μ C/m 2 ）
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最大值
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平均值
|
溫度 20 ℃，濕度 40 ％
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1 ＃
|
0
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1.0 × 10 7
|
0.62
|
0.62
|
|
100
|
1.3 × 10 9
|
5.38
|
4.43
|
2 ＃
|
0
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8.3 × 10 6
|
0.68
|
0.65
|
|
100
|
1.3 × 10 9
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4.58
|
4.45
|
溫度 20 ℃，濕度 60 ％
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1 ＃
|
0
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4.4 × 10 6
|
0.40
|
0.40
|
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100
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4.8 × 10 8
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2.63
|
2.56
|
2 ＃
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0
|
4.3 × 10 6
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0.33
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0.31
|
|
100
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5.4 × 10 8
|
3.11
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2.61
|
4 結(jié)論與討論
4.1 固化時間和溫度對抗靜電性能的影響
固化時間和溫度對抗靜電性能影響較大，濕度較低時，由于晶核生長的速率極小，結(jié)晶速率很慢，隨著溫度的增加，晶核形成的速率增加，并且晶體生長速率很大，結(jié)晶速率迅速增大，達(dá)到某一適當(dāng)?shù)臏囟葧r，晶核形成，晶體生長都有較大速率，結(jié)晶速率出現(xiàn)極大值；此后雖然晶核形成的速率仍然較大，但是，由于晶體生長速率逐漸下降，結(jié)晶速率隨之下降，結(jié)晶速率隨溫度變化規(guī)律類似正態(tài)分布，通常高聚物只有在熔點與玻璃化溫度之間本體結(jié)晶之能發(fā)生。
對于同一種高聚物來說，分子量對結(jié)晶速率有顯著影響，一般在相同結(jié)晶條件下，分子量低時，結(jié)晶速率大，因此，為了得到同樣的結(jié)晶速率，分子量高的比分子量低的高聚物需要更長的時間。通過實驗對比，固化時間和溫度應(yīng)控制在： 1min 、 180 ℃范圍。
4.2 溫度和真空度對反應(yīng)過程的影響
在 PA-1 型永久性抗靜電劑合成的酯交換和縮聚反應(yīng)中，應(yīng)特別注意溫度、反應(yīng)時間和真空度，要求酯交換和縮聚反應(yīng)，溫度應(yīng)保持在各自恒溫值正負(fù)兩度，若溫度偏低，反應(yīng)速度慢，平衡常數(shù)小，生成的高聚物分子量小，不耐洗。溫度稍高，有利于大分子高聚物的生成，但溫度過高或反應(yīng)時間過長，會使聚醚的熱氧化及熱降解加劇，影響耐洗性和光澤，同時一些物料會流出，改變物料比，使反應(yīng)不完全，解決這一難題的關(guān)鍵是提高真空度，可采用兩臺真空度促進(jìn)小分子量的揮發(fā)，確?？s聚反應(yīng)向正方向移動，防止聚醚的熱氧化及熱降解加劇。
4.3 物料比對抗靜電性能的影響
一般認(rèn)為，聚醚類含量越高，成品的親水抗靜電性能越好，而耐洗性越差；聚酯類含量越高，成品的耐洗性越好，親水抗靜電性越差，當(dāng)聚酯部分過多時，會使聚合物熔點升高，織物的熱定型溫度達(dá)不到聚合物粘流態(tài)溫度，不能與織物很好的產(chǎn)生共晶作用，仍會影響織物的耐洗效果。實驗證明，將聚乙烯二醇、干二醇、乙二醇和其它添加劑按 5 ： 1.5 ： 2 ： 1.5 比例配料，抗靜電效果較好。
4.4 滌棉紗抗靜電處理使用方法
PA-1 型抗靜電劑做面料后處理時，先將其原液配成抗靜電溶劑，這種溶劑與水有較好的相溶性，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)將抗靜電劑與軟水按 10 ： 100 份的比例，一同加在水箱內(nèi)均勻攪拌，將面料通過水槽，二浸二軋， 180 ℃高溫固化后，就具有一定的抗靜電性及耐洗性。
5 結(jié)論
1. 研制的 PA-1 型永久性抗靜電劑，可廣泛用于各種化纖織物、絲、毛織物及各種混紡、合成織物，使其織物具有優(yōu)良的抗靜電和柔軟富有彈性的效果。
2. 抗靜電處理后的含滌面料，經(jīng)高溫固化后，標(biāo)準(zhǔn)洗滌 50 次，仍達(dá)到國家防靜電標(biāo)準(zhǔn)，即 GB12158-90 標(biāo)準(zhǔn)，并確保處理的各種微薄面料不產(chǎn)生疵點，上述結(jié)論經(jīng)過國家勞動保護(hù)用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試得出。
3. PA-1 型抗靜電劑不僅用于各類含滌面料的抗靜電處理，還可廣泛用于 PVC 、 PP 、 PE 等軟硬塑材料的內(nèi)添加上，經(jīng)處理后的 PVC 、 PP 、 PE 材料，標(biāo)準(zhǔn)洗滌 100 次，表面電阻仍在 10 8 Ω范圍，仍達(dá)到國家防靜電標(biāo)準(zhǔn)。
4. PA-1 型抗靜電劑全部由國產(chǎn)原料取代進(jìn)口原料，成本降低 50 ％，使技術(shù)富有市場競爭力。該項目已通過省級鑒定。
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