la primera etapa
Etapa de tratamiento superficial de fibra o tejido con agente antiestático higroscópico.
El agua tiene una conductividad eléctrica muy alta. Mientras se absorba una pequeña cantidad de agua, la conductividad del polímero se puede mejorar significativamente. El agua puede proporcionar un medio de transferencia para cargas eléctricas y promover el movimiento de iones al electrodo opuesto, y cuando el agua disminuye, puede reponerse desde la atmósfera. Aprovechando esta característica del agua se han desarrollado una serie de agentes antiestáticos. Los agentes antiestáticos son tensioactivos con grupos hidrófilos e hidrófobos. El grupo hidrófobo apunta a la superficie del material de fibra, se adsorbe en la interfaz de fase y cambia el estado de la interfaz de fase; el grupo hidrófilo apunta al espacio, adsorbiendo la humedad de la atmósfera.
Los agentes antiestáticos generalmente tienen este tipo de efectos sobre la superficie de las fibras y sus productos:
1. Efecto higroscópico: se forma una película de agua monomolecular continua sobre la superficie del material de fibra.
2. El efecto de reducir la resistencia específica: la película de agua sobre la superficie del material de fibra mejora el coeficiente dieléctrico del material de fibra, reduciendo así eficazmente la resistencia específica de la superficie.
3. Mejore la conductividad iónica: aumente la concentración de iones en la superficie del material de fibra y mejore la conductividad de los iones (incluidos los protones) en el vapor de agua.
4. Promueve la disolución del electrolito: proporciona un lugar para la disolución del dióxido de carbono en el aire y el electrolito presente en el material de fibra.
5. Neutralización eléctrica: cuando el signo de carga del agente antiestático es opuesto al del material de fibra, se producirá una neutralización eléctrica.
Ventajas: procesamiento conveniente, bajo costo y evidente efecto antiestático.
Desventajas: El rendimiento antiestático depende en gran medida de la humedad ambiental. Cuando la humedad es baja (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
segunda etapa
Agregue agente antiestático dentro de la fibra para modificar la fibra.
Se añade un componente de agente antiestático dentro del polímero básico, se mezcla o copolimeriza con el polímero básico, y se utiliza un método de hilado compuesto para fabricar una fibra antiestática compuesta con núcleo de -isla de mar o piel-. La fase isla o núcleo es un polímero que contiene un agente antiestático, y el polímero básico como fase marina o piel es el cuerpo principal de la fibra, que protege el grupo hidrófilo del polímero y asume la función básica de la fibra. Los agentes antiestáticos dentro de las fibras antiestáticas son en su mayoría tensioactivos polares o iónicos. Su estructura molecular también tiene grupos hidrófilos y grupos hidrófobos. Los grupos hidrófobos tienen cierta compatibilidad con los polímeros básicos, mientras que los grupos hidrófilos los hacen higroscópicos.
Mecanismo antiestático de la fibra antiestática: el grupo hidrofílico contenido en el agente antiestático dentro de la fibra puede migrar a la capa superficial de la fibra y formar una película de agua. La película de agua absorbe el vapor de agua de la atmósfera para mejorar la función dieléctrica de la fibra, reducir la resistencia específica de la superficie de la fibra y acelerar la fuga de carga electrostática neta.
Ventajas: Debido a que el agente antiestático se encuentra dentro del polímero básico, su durabilidad es mejor.
Desventajas: La función del agente antiestático depende de su higroscopicidad, que está destinada a depender de la humedad ambiental. En condiciones de baja humedad (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
La tercera etapa
Etapa de revestimiento de superficies de fibras metálicas y materiales conductores.
1. Fibra conductora de metal: La fibra conductora se fabrica utilizando las excelentes propiedades conductoras del metal, lo que la convierte en la fibra conductora más antigua y verdadera. Su resistividad puede alcanzar los 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Los metales más utilizados para las fibras metálicas son: acero inoxidable, cobre, aluminio, níquel, oro, plata, etc. En la actualidad, las más utilizadas son las fibras de acero inoxidable 304, 304L y 316, 316L. El principal método de producción es el método de estiramiento directo. El alambrón metálico se estira repetidamente a través de la matriz para producir fibras con un diámetro de 4 a 10 μm (actualmente las más delgadas han alcanzado menos de 1 μm), con una resistencia a la rotura de 5 a 15 cN/dtex y un alargamiento a la rotura de 3,0 a 5,0%. La fibra de acero inoxidable tiene una excelente durabilidad, conductividad térmica, resistencia a la flexión, resistencia al desgaste y protección contra la radiación. Cuando el contenido de fibra metálica es superior al 0,5%, el tejido tiene ciertas propiedades antiestáticas. Cuando el contenido de fibra metálica es del 2 al 5%, el tejido tiene buenas propiedades antiestáticas. Cuando el contenido de fibra metálica es superior al 8%, la tela no solo tiene propiedades antiestáticas, sino que también tiene ciertas propiedades de protección contra ondas electromagnéticas.
Contenido de fibra metálica y propiedades antiestáticas.
Nota: La conductividad eléctrica de la fibra de acero inoxidable aumenta con el aumento de la finura, cuando la finura es inferior a 8 μm, disminuye con el aumento de la finura. Desventajas: la fibra es rígida, la cohesión es ligeramente peor, la capacidad de teñido es mala y el precio de la fibra es más alto.
2. Fibra conductora recubierta sobre la superficie del material conductor:
Esta fibra está representada por la fibra conductora recubierta de superficie-de negro de carbón desarrollada por primera vez por la empresa alemana BASF en la década de 1960. El método de producción consiste en recubrir y fijar metal, carbono, polímero conductor y otras sustancias conductoras en la superficie de fibras ordinarias mediante métodos físicos y químicos. Los componentes conductores de esta fibra se distribuyen en la superficie de la fibra, por lo que el efecto antiestático es bueno, pero en el proceso de uso, la sustancia conductora se desprende fácilmente, por lo que se pierde el rendimiento conductor.
La cuarta etapa
Etapa de fibra conductora compuesta.
En 1975, DuPont utilizó tecnología de hilado compuesto para fabricar fibras conductoras compuestas que contenían un núcleo conductor de negro de humo -Antron (Antron III). Como resultado, las principales empresas de fibras químicas han comenzado a investigar y desarrollar fibras compuestas que utilizan negro de carbón como componente conductor. Monsanto ha desarrollado fibras conductoras-al lado-, Japan Bell Textile ha desarrollado fibras conductoras de nailon, Unijica, Kuraray y Toyobo han desarrollado sucesivamente fibras conductoras compuestas. Durante este período, la fibra conductora compuesta de negro de humo se ha desarrollado enormemente. A finales de la década de 1980, la producción anual de Japón alcanzó las 200 toneladas. Debido a que la fibra conductora compuesta de negro de humo utiliza negro de humo como componente conductor, la fibra suele ser de color gris negro, lo que limita el ámbito de aplicación.
La aparición de fibras conductoras compuestas de negro de humo ha promovido el desarrollo y la producción de tejidos antiestáticos con incrustaciones.
La quinta etapa
La etapa de desarrollo del blanqueamiento de fibras conductoras.
En la década de 1980 se inició la investigación del blanqueamiento de fibras conductoras. Un método común es utilizar sulfuros, yoduros u óxidos de metales como cobre, plata, níquel y cadmio para mezclar o componer hilado con polímeros ordinarios para fabricar fibras conductoras. Por ejemplo, la fibra conductora hecha de una capa conductora de CuS mediante reacción química; la fibra conductora T-25 fabricada por Teijin Company y que contiene CuI; la fibra conductora que contiene Zn0 fabricada por Zhongfang Company; Empresas como Unijka también fabrican fibra conductora blanca. El rendimiento de las fibras conductoras blancas que utilizan compuestos u óxidos metálicos como materiales conductores no es tan bueno como el de las fibras conductoras compuestas de negro de humo, pero su aplicación no está limitada por el color.
Sexta etapa
Etapa de I+D de fibra conductora de polímero.
La fibra conductora de polímero es una fibra conductora de polímero intrínseca fabricada dopando un material polimérico. Como polipirrol, politiofeno, polianilina y otros materiales poliméricos. Estos polímeros conductores intrínsecos tienen una alta conductividad (hasta 10¯³~10¯²s/cm).
Se han logrado algunos avances alentadores en la investigación de dichos materiales. Pero todavía existen algunas dificultades en la aplicación práctica, principalmente debido al bajo rendimiento del procesamiento. Además, en el país y en el extranjero se están realizando investigaciones sobre la superconductividad de los polímeros. También se están realizando investigaciones sobre los tejidos inteligentes de la información electrónica.
La investigación y el desarrollo nacionales de fibras conductoras llegan relativamente tarde. En la década de 1980, comenzó la producción nacional de fibra metálica y fibra de carbono, pero la producción fue pequeña. La mayoría de las fibras conductoras necesarias son importadas. Las primeras investigaciones y desarrollo nacionales de fibras metálicas son instituciones de investigación científica como el Instituto de Minería y Metalurgia de Lanzhou y algunas empresas, como la fábrica 540 en Xinxiang. La investigación y el desarrollo nacionales de fibras conductoras compuestas de negro de humo incluyen el Instituto de Investigación Textil de Wuxi y China Textile Yousi de la Academia de Ciencias Textiles. La tecnología actual es relativamente madura. También hay bastantes universidades nacionales, instituciones de investigación científica y algunas grandes empresas que han desarrollado con éxito una variedad de fibras conductoras orgánicas y fibras conductoras blancas.
Tales como: fibra conductora de poliéster metálico revestida de cobre-, niquelada-, fibra acrílica conductora de yoduro de cobre, fibra conductora hecha de hilo mezclado de poliéster y yoduro de cobre, fibra compuesta de negro de carbón, etc. En términos de la tecnología de producción de fibras conductoras blancas, las empresas nacionales han desarrollado con éxito tecnología de fibras de tipo isla-, etc. En general, todavía existe una cierta brecha con el nivel extranjero avanzado, como la calidad y la estabilidad del producto.
