PA-1 型抗靜電劑應(yīng)用于滌棉織物的研究
來(lái)源:錦橋紡織網(wǎng)
發(fā)布時(shí)間:2004-3-25 9:15:55
無(wú)標(biāo)題文檔
由含滌面料加工成的服裝在穿脫時(shí)會(huì)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(chǎng)會(huì)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(guò)程中有許多環(huán)節(jié)易產(chǎn)生靜電,會(huì)引起線束纏繞皮輥、線束粗細(xì)不勻,易產(chǎn)生疵點(diǎn),直接影響紡織產(chǎn)品質(zhì)量,尤其是些易燃易爆的場(chǎng)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(shì)在必行,這對(duì)紡織、化纖、塑料工業(yè)產(chǎn)品的開(kāi)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(shí)親水部分來(lái)源于聚醚鏈段,耐洗性部分來(lái)源于聚酯鏈段及整個(gè)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(zhǎng)鏈,從而使耐洗性大大提高。分子鏈段愈長(zhǎng),分子量愈大,耐洗性愈好。
實(shí)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(guò)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(guò)多的電荷積累,就能達(dá)到消靜電目的。
2 實(shí)驗(yàn)部分
織物:所用滌棉紗由鄭州國(guó)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(cè)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(cè)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(duì)滌棉織物在不同溫度、不同時(shí)間進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試數(shù)據(jù)如表 1 。同時(shí)又對(duì)純滌綸涂塑篷布進(jìn)行抗靜電處理,測(cè)試數(shù)據(jù)如表 2 。
表 1 抗靜電處理的滌棉織物的測(cè)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(shí)間( min )
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表面電阻( Ω )
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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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10 14
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10 14
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10 14
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永久性抗靜電劑處理的滌棉織物
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160
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2.5
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10 8
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10 9
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4 × 10 9
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160
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1
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10 8
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2 × 10 9
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8 × 10 9
|
170
|
2.5
|
10 8
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1.5 × 10 8
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4 × 10 8
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170
|
1
|
10 8
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3 × 10 8
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2.3 × 10 9
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180
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2.5
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10 8
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2 × 10 8
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9 × 10 9
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180
|
1
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10 8
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1.5 × 10 8
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3.5 × 10 8
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190
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2.5
|
10 8
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1.8 × 10 9
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8 × 10 9
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190
|
1
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10 8
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10 9
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5 × 10 9
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注:表中數(shù)據(jù)是 8 次測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值;溫度: 20 ℃,相對(duì)濕度 40 %
表 1 中數(shù)據(jù)表明,焙烘溫度為 180 ℃,焙烘時(shí)間為 1min ,抗靜電效果和耐洗性較好。同時(shí)也說(shuō)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(guó)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(cè)試數(shù)據(jù)
測(cè)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
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溫度 20 ℃,濕度 40 %
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1 #
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0
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1.0 × 10 7
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0.62
|
0.62
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100
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1.3 × 10 9
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5.38
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4.43
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2 #
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0
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8.3 × 10 6
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0.68
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0.65
|
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100
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1.3 × 10 9
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4.58
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4.45
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溫度 20 ℃,濕度 60 %
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1 #
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0
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4.4 × 10 6
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0.40
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0.40
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100
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4.8 × 10 8
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2.63
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2.56
|
2 #
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0
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4.3 × 10 6
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0.33
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0.31
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100
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5.4 × 10 8
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3.11
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2.61
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4 結(jié)論與討論
4.1 固化時(shí)間和溫度對(duì)抗靜電性能的影響
固化時(shí)間和溫度對(duì)抗靜電性能影響較大,濕度較低時(shí),由于晶核生長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí),晶核形成,晶體生長(zhǎng)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(zhǎng)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(diǎn)與玻璃化溫度之間本體結(jié)晶之能發(fā)生。
對(duì)于同一種高聚物來(lái)說(shuō),分子量對(duì)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(shí),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(zhǎng)的時(shí)間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比,固化時(shí)間和溫度應(yīng)控制在: 1min 、 180 ℃范圍。
4.2 溫度和真空度對(duì)反應(yīng)過(guò)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(shí)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(guò)高或反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)使聚醚的熱氧化及熱降解加劇,影響耐洗性和光澤,同時(shí)一些物料會(huì)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(tái)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(dòng),防止聚醚的熱氧化及熱降解加劇。
4.3 物料比對(duì)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(guò)多時(shí),會(huì)使聚合物熔點(diǎn)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(huì)影響織物的耐洗效果。實(shí)驗(yàn)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(shí),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(guò)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(guó)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(diǎn),上述結(jié)論經(jīng)過(guò)國(guó)家勞動(dòng)保護(hù)用品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)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(guó)家防靜電標(biāo)準(zhǔn)。
4. PA-1 型抗靜電劑全部由國(guó)產(chǎn)原料取代進(jìn)口原料,成本降低 50 %,使技術(shù)富有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。該項(xiàng)目已通過(guò)省級(jí)鑒定。
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