De eerste fase
Oppervlaktebehandelingsfase van vezels of stof met hygroscopisch antistatisch middel.
Water heeft een zeer hoge elektrische geleidbaarheid. Zolang een kleine hoeveelheid water wordt geabsorbeerd, kan de geleidbaarheid van het polymeer aanzienlijk worden verbeterd. Water kan een overdrachtsmedium zijn voor elektrische ladingen en de beweging van ionen naar de tegenovergestelde elektrode bevorderen, en wanneer het water afneemt, kan het vanuit de atmosfeer worden aangevuld. Met behulp van deze eigenschap van water is een reeks antistatische middelen ontwikkeld. Antistatische middelen zijn oppervlakteactieve stoffen met hydrofiele en hydrofobe groepen. De hydrofobe groep wijst naar het oppervlak van het vezelmateriaal, adsorbeert op het fase-grensvlak en verandert de toestand van het fase-grensvlak; de hydrofiele groep wijst naar de ruimte en absorbeert vocht in de atmosfeer.
Antistatische middelen hebben over het algemeen dit soort effecten op het oppervlak van vezels en hun producten:
1. Hygroscopisch effect: er wordt een continue monomoleculaire waterfilm gevormd op het oppervlak van het vezelmateriaal.
2. Het effect van het verminderen van de specifieke weerstand: de waterfilm op het oppervlak van het vezelmateriaal verbetert de diëlektrische coëfficiënt van het vezelmateriaal, waardoor de specifieke oppervlakteweerstand effectief wordt verminderd.
3. Verbeter de ionengeleiding: verhoog de ionenconcentratie op het oppervlak van het vezelmateriaal en verbeter de geleidbaarheid van ionen (inclusief protonen) in waterdamp.
4. Bevorder het oplossen van elektrolyt: zorg voor een plaats voor het oplossen van kooldioxide in de lucht en het elektrolyt dat in het vezelmateriaal aanwezig is.
5. Elektrische neutralisatie: Wanneer het ladingsteken van het antistatische middel tegengesteld is aan dat van het vezelmateriaal, zal elektrische neutralisatie plaatsvinden.
Voordelen: gemakkelijke verwerking, lage kosten en duidelijk antistatisch effect.
Nadelen: De antistatische prestaties zijn sterk afhankelijk van de omgevingsvochtigheid. Wanneer de luchtvochtigheid laag is (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
tweede fase
Voeg een antistatisch middel toe in de vezel om de vezel te modificeren.
Er wordt een antistatisch bestanddeel aan het basispolymeer toegevoegd, gemengd of gecopolymeriseerd met het basispolymeer, en een composietspinmethode wordt gebruikt om een antistatische composietvezel met een zee-eiland- of huid- kern te maken. De eilandfase of kern is een polymeer dat een antistatisch middel bevat, en het basispolymeer als de mariene fase of huid is het hoofdlichaam van de vezel, dat de hydrofiele groep van het polymeer beschermt en de basisfunctie van de vezel overneemt. Antistatische middelen in antistatische vezels zijn meestal polaire of ionische oppervlakteactieve stoffen. De moleculaire structuur heeft ook hydrofiele groepen en hydrofobe groepen. Hydrofobe groepen zijn in zekere mate compatibel met basische polymeren, terwijl hydrofiele groepen ze hygroscopisch maken.
Antistatisch mechanisme van antistatische vezels: De hydrofiele groep in het antistatische middel in de vezel kan naar de oppervlaktelaag van de vezel migreren en een waterfilm vormen. De waterfilm absorbeert waterdamp in de atmosfeer om de diëlektricum van de vezelfunctie te verbeteren, de oppervlaktespecifieke weerstand van de vezel te verminderen en het lekken van netto elektrostatische lading te versnellen.
Voordelen: Omdat het antistatische middel zich in het basispolymeer bevindt, is de duurzaamheid ervan beter.
Nadelen: De functie van een antistatisch middel hangt af van de hygroscopiciteit ervan, die afhankelijk is van de omgevingsvochtigheid. Bij lage luchtvochtigheid (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
De derde fase
Metaalvezel en geleidend materiaal oppervlaktecoatingstadium.
1. Metaalgeleidende vezel: de geleidende vezel wordt gemaakt door gebruik te maken van de uitstekende geleidende eigenschappen van metaal, waardoor het de vroegste en echt geleidende vezel is. De soortelijke weerstand kan 10¯²-10¯¹ Ω · cm bereiken. Veelgebruikte metalen voor metaalvezels zijn: roestvrij staal, koper, aluminium, nikkel, goud, zilver, enz. Momenteel zijn de meest gebruikte metalen 304, 304L en 316, 316L roestvrijstalen vezels. De belangrijkste productiemethode is de directe rekmethode. De metalen walsdraad wordt herhaaldelijk door de matrijs gestrekt om vezels te produceren met een diameter van 4 tot 10 μm (momenteel heeft de dunste minder dan 1 μm bereikt), met een breeksterkte van 5 tot 15 cN/dtex en een breukrek van 3,0 tot 5,0%. Roestvrij staalvezel heeft uitstekende duurzaamheid, thermische geleidbaarheid, buigweerstand, slijtvastheid en stralingsbescherming. Wanneer het metaalvezelgehalte groter is dan 0,5%, heeft de stof bepaalde antistatische eigenschappen. Wanneer het metaalvezelgehalte 2 tot 5% bedraagt, heeft de stof goede antistatische eigenschappen. Wanneer het metaalvezelgehalte groter is dan 8%, heeft de stof niet alleen antistatische eigenschappen, maar ook bepaalde elektromagnetische golfafschermingseigenschappen.
Metaalvezelgehalte en antistatische eigenschappen
Opmerking: De elektrische geleidbaarheid van roestvrijstalen vezels neemt toe met de toename van de fijnheid. Wanneer de fijnheid minder dan 8 μm bedraagt, neemt deze af met de toename van de fijnheid. Nadelen: de vezel is stijf, de cohesie is iets slechter, de verfbaarheid is slecht en de vezelprijs is hoger.
2. Geleidende vezels gecoat op het oppervlak van geleidend materiaal:
Deze vezel wordt vertegenwoordigd door de geleidende vezel met een carbonblack-oppervlak-gecoat, die voor het eerst werd ontwikkeld door het Duitse bedrijf BASF in de jaren zestig. De productiemethode bestaat uit het coaten en fixeren van metaal, koolstof, geleidend polymeer en andere geleidende stoffen op het oppervlak van gewone vezels door middel van fysische en chemische methoden. De geleidende componenten van deze vezel zijn verdeeld over het oppervlak van de vezel, dus het antistatische effect is goed, maar tijdens het gebruik valt de geleidende substantie er gemakkelijk af, zodat de geleidende prestaties verloren gaan.
De vierde fase
Composiet geleidende vezeltrap.
In 1975 gebruikte DuPont composietspintechnologie om geleidende composietvezels te maken met een geleidende carbonblack-kern-Antron (Antron III). Als gevolg hiervan zijn grote chemische vezelbedrijven begonnen met onderzoek en ontwikkeling van composietvezels die carbon black als geleidende component gebruiken. Monsanto heeft geleidende vezels naast-aan-zij ontwikkeld, Japan Bell Textile heeft geleidende nylonvezels ontwikkeld, Unijica, Kuraray en Toyobo hebben achtereenvolgens geleidende composietvezels ontwikkeld. Gedurende deze periode is de geleidende koolstofzwartcomposietvezel enorm ontwikkeld. Tegen het einde van de jaren tachtig bedroeg de jaarlijkse productie van Japan 200 ton. Omdat de geleidende carbon black-composietvezel carbon black als geleidende component gebruikt, is de vezel meestal zwartgrijs, wat het toepassingsgebied beperkt.
Het verschijnen van geleidende koolstofzwartcomposietvezels heeft de ontwikkeling en productie van ingelegde antistatische stoffen bevorderd.
De vijfde fase
De ontwikkelingsfase van het bleken van geleidende vezels.
In de jaren tachtig werd begonnen met het bleekonderzoek van geleidende vezels. Een gebruikelijke methode is het gebruik van sulfiden, jodiden of oxiden van metalen zoals koper, zilver, nikkel en cadmium om te mengen of composiet te spinnen met gewone polymeren om geleidende vezels te maken. Bijvoorbeeld de geleidende vezel gemaakt van CuS-geleidende laag door chemische reactie; de geleidende vezel T-25 gemaakt door Teijin Company en die CuI bevat; de geleidende vezel die ZnO bevat, gemaakt door Zhongfang Company; de bedrijven zoals Unijka maakten ook witte geleidende vezels. De prestaties van witte geleidende vezels die metaalverbindingen of oxiden als geleidende materialen gebruiken, zijn niet zo goed als die van geleidende carbon black-composietvezels, maar hun toepassing wordt niet beperkt door de kleur.
Zesde etappe
R&D-fase van geleidende polymeervezels
De geleidende polymeervezel is een intrinsieke geleidende polymeervezel, gemaakt door dotering van een polymeermateriaal. Zoals polypyrrool, polythiofeen, polyaniline en andere polymeermaterialen. Deze intrinsiek geleidende polymeren hebben een hoge geleidbaarheid (tot 10¯³~10¯²s/cm).
Er is enige bemoedigende vooruitgang geboekt bij het onderzoek naar dergelijke materialen. Maar er zijn nog steeds enkele problemen bij de praktische toepassing, voornamelijk als gevolg van slechte verwerkingsprestaties. Daarnaast wordt er in binnen- en buitenland onderzoek gedaan naar de supergeleiding van polymeren. Er wordt ook onderzoek gedaan naar het intelligente textiel van elektronische informatie.
Binnenlands onderzoek en ontwikkeling van geleidende vezels komt relatief laat op gang. In de jaren tachtig begon de binnenlandse productie van metaalvezels en koolstofvezels, maar de productie was klein. De meeste benodigde geleidende vezels worden geïmporteerd. Het vroegste binnenlandse onderzoek en de ontwikkeling van metaalvezels zijn wetenschappelijke onderzoeksinstellingen zoals het Lanzhou Institute of Mining and Metallurgy en enkele ondernemingen, zoals de 540-fabriek in Xinxiang. Het binnenlandse onderzoek en de ontwikkeling van geleidende composietvezels van carbon black omvatten het Wuxi Textile Research Institute en China Textile Yousi van de Academie voor Textielwetenschappen. De huidige technologie is relatief volwassen. Er zijn ook nogal wat binnenlandse universiteiten, wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en enkele grote ondernemingen die met succes een verscheidenheid aan organische geleidende vezels en witte geleidende vezels hebben ontwikkeld.
Zoals: koper{0}}geplateerde, vernikkelde- metalen polyester geleidende vezels, koperjodide geleidende acrylvezels, geleidende vezels gemaakt van koperjodide polyester gemengd garen, carbon black composietvezels, enz. Wat de productietechnologie van witte geleidende vezels betreft, hebben binnenlandse bedrijven met succes eiland- vezeltechnologie ontwikkeld, enzovoort. Over het algemeen is er nog steeds een zekere kloof met het geavanceerde buitenlandse niveau, zoals productkwaliteit en stabiliteit.
