Pierwszy etap
Do przeprowadzenia etapu obróbki powierzchni włókna lub tkaniny należy użyć higroskopijnego środka antystatycznego.
Woda ma wysoką przewodność elektryczną. Dopóki zostanie wchłonięta niewielka ilość wody, przewodność polimeru można znacznie poprawić. Woda może stanowić medium przenoszące ładunek, sprzyjać przemieszczaniu się jonów do przeciwnej elektrody, a gdy ilość wody się zmniejszy, można ją uzupełnić z atmosfery. Wykorzystując tę cechę wody, opracowano szereg środków antystatycznych. Środek antystatyczny jest środkiem powierzchniowo czynnym mającym grupę hydrofilową i grupę hydrofobową. Grupa hydrofobowa wskazuje na powierzchnię materiału włóknistego, adsorbuje na granicy faz i zmienia stan granicy faz; grupa hydrofilowa wskazuje przestrzeń i pochłania parę wodną z atmosfery.
Środki antystatyczne na ogół spełniają następujące funkcje na powierzchni włókien i ich produktów:
1. Absorpcja wilgoci: na powierzchni materiału włóknistego tworzy się ciągła jednocząsteczkowa warstwa wody.
2. Zmniejszenie oporu właściwego: Warstwa wody na powierzchni materiału włóknistego zwiększa współczynnik dielektryczny materiału włóknistego, skutecznie zmniejszając w ten sposób jego opór właściwy powierzchni.
3. Zwiększ przewodnictwo jonowe: zwiększ stężenie jonów na powierzchni materiału włóknistego i popraw jego przewodność jonową (w tym protonową) w parze wodnej.
4. Promuj rozpuszczanie elektrolitów: Zapewnia miejsce do rozpuszczania dwutlenku węgla w powietrzu i elektrolitów w materiałach włóknistych.
5. Neutralizacja elektryczna: Gdy znak ładunku środka antystatycznego jest przeciwny do znaku materiału włóknistego, nastąpi neutralizacja elektryczna.
Zalety: wygodna obróbka, niski koszt i oczywisty efekt antystatyczny.
Wady: Działanie antystatyczne zależy w dużym stopniu od wilgotności otoczenia. Przy niskiej wilgotności (RH<40%), its antistatic performance is lost and its durability is poor.
drugi etap
Dodaj środek antystatyczny do wnętrza włókna, aby zmodyfikować włókno.
Do podstawowego polimeru dodaje się składnik będący środkiem antystatycznym, miesza się go lub kopolimeryzuje z polimerem podstawowym, a kompozytowe włókno antystatyczne z-wyspą morską lub osłoną-jest wytwarzane metodą przędzenia kompozytu. Fazę wyspową lub część rdzeniową stanowi polimer zawierający środek antystatyczny, a polimer zasadowy jako faza morska lub część naskórkowa stanowi główny korpus włókna, który chroni polimer z grupy hydrofilowej i przejmuje podstawową funkcję włókna. Środek antystatyczny wewnątrz włókna antystatycznego to głównie polarny lub jonowy środek powierzchniowo czynny. Jego struktura molekularna ma również grupy hydrofilowe i grupy hydrofobowe. Grupa hydrofobowa ma pewien stopień kompatybilności z polimerem zasadowym, natomiast grupa hydrofilowa sprawia, że ma on pewien stopień higroskopijności.
Mechanizm antystatyczny włókna antystatycznego: Grupa hydrofilowa zawarta w środku antystatycznym wewnątrz włókna może migrować na powierzchnię włókna i tworzyć film wodny. Warstwa wodna pochłania parę wodną z atmosfery, zwiększając w ten sposób dielektryk włókna. Funkcja zmniejszająca rezystancję właściwą powierzchni światłowodu i przyspieszająca wyciek ładunku elektrostatycznego.
Zalety: Ponieważ środek antystatyczny znajduje się wewnątrz polimeru podstawowego, jego trwałość jest lepsza.
Wady: Działanie środka antystatycznego zależy od jego higroskopijności, co jest skazane na jego zależność od wilgotności otoczenia. Przy niskiej wilgotności (RH<40%) conditions, it will lose its antistatic performance. The dosage is large.
Trzeci etap
Etap powlekania powierzchni włóknami metalowymi i materiałem przewodzącym.
1. Włókno przewodzące metal: Włókno przewodzące jest wytwarzane przy użyciu doskonałej przewodności metalu, co czyni go najwcześniejszym i prawdziwym włóknem przewodzącym. Jego rezystywność może osiągnąć 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Powszechnie stosowanymi metalami na włókna metalowe są: stal nierdzewna, miedź, aluminium, nikiel, złoto, srebro itp. Najszerzej stosowane są włókna ze stali nierdzewnej 304, 304L i 316, 316L. Główną metodą produkcji jest metoda bezpośredniego ciągnienia. Drut metalowy jest wielokrotnie rozciągany przez matrycę, tworząc włókno o średnicy 4-10 μm (obecnie najcieńszy ma mniej niż 1 μm), wytrzymałość na zerwanie wynosi 5-15 cN/dtex, a wydłużenie przy zerwaniu 3,0-5,0%. Włókno ze stali nierdzewnej ma doskonałą trwałość, przewodność cieplną, odporność na zginanie, odporność na ścieranie i odporność na promieniowanie. Gdy zawartość włókien metalowych jest większa niż 0,5%, tkanina ma pewne właściwości antystatyczne, a gdy zawartość włókien metalowych wynosi od 2 do 5%, tkanina ma dobre właściwości antystatyczne. Gdy zawartość włókien metalowych jest większa niż 8%, tkanina ma nie tylko właściwości antystatyczne, ale także pewne właściwości ekranowania fal elektromagnetycznych.
Zawartość włókien metalicznych i-właściwość antystatyczna
Uwaga: Przewodność elektryczna włókien ze stali nierdzewnej wzrasta wraz ze wzrostem rozdrobnienia. Gdy rozdrobnienie jest mniejsze niż 8 μm, zmniejsza się ono wraz ze wzrostem rozdrobnienia. Wady: włókno jest sztywniejsze, siła kohezji jest nieco gorsza, zdolność do barwienia jest słaba, a cena włókna jest wyższa.
2. Powierzchnia materiału przewodzącego pokryta jest włóknem przewodzącym:
Włókno to jest reprezentowane przez włókno przewodzące-powlekane sadzą, opracowane po raz pierwszy przez firmę BASF w Niemczech w latach sześćdziesiątych XX wieku. Metoda produkcji polega na powlekaniu i utrwalaniu metalu, węgla, przewodzącego polimeru i innych materiałów przewodzących na powierzchni zwykłych włókien metodami fizycznymi i chemicznymi. Składniki przewodzące tego włókna są rozmieszczone na powierzchni włókna, więc efekt antystatyczny jest dobry, ale w procesie użytkowania materiał przewodzący łatwo odpada, co powoduje utratę właściwości przewodzących.
Czwarty etap
Kompozytowy stopień z włókna przewodzącego.
W 1975 roku firma DuPont wykorzystała technologię przędzenia kompozytów do wytworzenia kompozytowych włókien przewodzących z przewodzącym rdzeniem z sadzy-Antron III. W rezultacie największe firmy produkujące włókna chemiczne rozpoczęły badania i rozwój włókien kompozytowych z sadzą jako składnikiem przewodzącym. Monsanto opracowało włókna przewodzące-obok siebie-, Kanebo opracowało włókna przewodzące nylonowe, a Unijika, Kuraray i Toyobo sukcesywnie opracowywały kompozytowe włókna przewodzące. W tym okresie znacznie rozwinięto kompozytowe włókno przewodzące sadzy. Pod koniec lat 80. roczna produkcja Japonii osiągnęła 200 ton. Ponieważ kompozytowe włókno przewodzące z sadzy wykorzystuje sadzę jako składnik przewodzący, włókno jest zwykle ciemnoszare, co ogranicza zakres zastosowania.
Pojawienie się kompozytowych włókien przewodzących sadzy ułatwia rozwój i produkcję inkrustowanych tkanin antystatycznych.
Piąty etap
Etap rozwoju wybielania włókna przewodzącego.
W latach 80-tych XX wieku rozpoczęto prace badawcze nad wybielaniem włókien przewodzących. Powszechną metodą jest stosowanie miedzi, srebra, niklu i kadmu oraz innych siarczków, jodków lub tlenków metali oraz zwykłych polimerów w celu zmieszania lub przędzenia kompozytowego w celu wytworzenia włókien przewodzących. Na przykład włókno przewodzące warstwy przewodzącej CuS powstaje w wyniku reakcji chemicznej; włókno przewodzące T-25 zawierające CuI jest produkowane przez Teijin Co., Ltd.; włókno przewodzące zawierające Zn0 jest produkowane przez Kanebo Co., Ltd.; Unijika i inne firmy również wyprodukowały białe włókno przewodzące. Wydajność białych włókien przewodzących wykorzystujących związki metali lub tlenki jako materiały przewodzące nie jest tak dobra, jak w przypadku kompozytowych włókien przewodzących z sadzy, ale ich zastosowanie nie jest ograniczone kolorem.
Szósty etap
Etap rozwoju polimerowego włókna przewodzącego.
Polimerowe włókno przewodzące jest wewnętrznym włóknem przewodzącym polimeru wytwarzanym przez domieszkowanie materiałów polimerowych. Takie jak polipirol, politiofen, polianilina i inne materiały polimerowe. Te samoistnie przewodzące polimery mają wysoką przewodność (do 10¯³~10¯²s/cm).
Badania nad tego typu materiałem poczyniły obiecujące postępy. Jednak nadal występują pewne trudności w praktycznym zastosowaniu, głównie ze względu na słabą wydajność przetwarzania. Ponadto trwają również badania nad nadprzewodnictwem polimerów w kraju i za granicą. Trwają także prace badawcze nad inteligentnymi tkaninami informacji elektronicznej.
Krajowe prace badawczo-rozwojowe nad włóknami przewodzącymi są stosunkowo późne. W latach 80-tych rozpoczęto krajową produkcję włókien metalowych i węglowych, jednak produkcja była stosunkowo niewielka. Większość potrzebnych włókien przewodzących pochodzi z importu. Najwcześniejsze krajowe badania i rozwój włókien metalowych to Instytut Badawczy Górnictwa i Metalurgii w Lanzhou oraz inne instytucje naukowo-badawcze i niektóre przedsiębiorstwa, takie jak fabryka 540 w Xinxiang. Krajowe badania i rozwój kompozytowych włókien przewodzących z sadzy obejmują Wuxi Textile Research Institute i China Textile Excellent Silk of Textile Academy. Obecna technologia procesowa jest stosunkowo dojrzała. Znaczna liczba krajowych uniwersytetów i instytucji naukowo-badawczych oraz niektóre duże przedsiębiorstwa również z powodzeniem opracowały różnorodne organiczne włókna przewodzące i białe włókna przewodzące.
Takie jak: włókno przewodzące z poliestru metalicznego pokryte na powierzchni miedzią i niklem, przewodzące włókno akrylowe z jodku miedzi, włókno przewodzące wykonane z przędzy z domieszką poliestru z jodkiem miedzi, włókno kompozytowe z sadzy itp. W technologii produkcji białego włókna przewodzącego niektóre przedsiębiorstwa krajowe z powodzeniem opracowały technologię włókien z wysp morskich-i tak dalej. Ogólnie rzecz biorąc, nadal istnieje pewna rozbieżność w stosunku do poziomu zaawansowania zagranicznego, np. w zakresie jakości i stabilności produktu.
