La primera etapa
Etapa de tractament superficial de fibra o teixit amb agent antiestàtic higroscòpic.
L'aigua té una conductivitat elèctrica molt alta. Sempre que s'absorbeixi una petita quantitat d'aigua, la conductivitat del polímer es pot millorar significativament. L'aigua pot proporcionar un mitjà de transferència per a càrregues elèctriques i promoure el moviment dels ions cap a l'elèctrode oposat, i quan l'aigua disminueix, es pot reposar des de l'atmosfera. Utilitzant aquesta característica de l'aigua, s'han desenvolupat una sèrie d'agents antiestàtics. Els agents antiestàtics són tensioactius amb grups hidròfils i hidròfobs. El grup hidròfob apunta a la superfície del material de fibra, s'adsorbeix a la interfície de fase i canvia l'estat de la interfície de fase; el grup hidròfil apunta cap a l'espai, adsorbint la humitat de l'atmosfera.
Els agents antiestàtics generalment tenen aquest tipus d'efectes sobre la superfície de les fibres i els seus productes:
1. Efecte higroscòpic: es forma una pel·lícula d'aigua monomolecular contínua a la superfície del material de fibra.
2. L'efecte de reduir la resistència específica: la pel·lícula d'aigua a la superfície del material de fibra millora el coeficient dielèctric del material de fibra, reduint així de manera efectiva la resistència específica de la superfície.
3. Millora la conductivitat iònica: augmenta la concentració d'ions a la superfície del material de fibra i millora la conductivitat dels ions (inclosos els protons) en el vapor d'aigua.
4. Afavorir la dissolució de l'electròlit: proporcionar un lloc per a la dissolució del diòxid de carboni a l'aire i de l'electròlit present en el material de fibra.
5. Neutralització elèctrica: quan el signe de càrrega de l'agent antiestàtic és oposat al del material de fibra, es produirà una neutralització elèctrica.
Avantatges: processament convenient, baix cost i efecte antiestàtic evident.
Desavantatges: El rendiment antiestàtic depèn molt de la humitat ambiental. Quan la humitat és baixa (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
segona etapa
Afegiu un agent antiestàtic dins de la fibra per modificar la fibra.
S'afegeix un component d'agent antiestàtic a l'interior del polímer bàsic, barrejat o copolimeritzat amb el polímer bàsic, i s'utilitza un mètode de filatura compost per fer una fibra antiestàtica composta d'-illa o pell-marí. La fase illa o nucli és un polímer que conté un agent antiestàtic, i el polímer bàsic com a fase marina o pell és el cos principal de la fibra, que protegeix el grup hidròfil del polímer i assumeix la funció bàsica de la fibra. Els agents antiestàtics dins de les fibres antiestàtiques són majoritàriament tensioactius polars o iònics. La seva estructura molecular també té grups hidròfils i grups hidròfobs. Els grups hidròfobs tenen certa compatibilitat amb els polímers bàsics, mentre que els grups hidròfils els fan higroscòpics.
Mecanisme antiestàtic de la fibra antiestàtica: el grup hidròfil contingut en l'agent antiestàtic dins de la fibra pot migrar a la capa superficial de la fibra i formar una pel·lícula d'aigua. La pel·lícula d'aigua absorbeix vapor d'aigua a l'atmosfera per millorar la funció dielèctrica de la fibra, reduir la resistència específica de la superfície de la fibra i accelerar la fuita de càrrega electrostàtica neta.
Avantatges: com que l'agent antiestàtic es troba dins del polímer bàsic, la seva durabilitat és millor.
Inconvenients: La funció de l'agent antiestàtic depèn de la seva higroscopicitat, que està destinada a dependre de la humitat ambiental. Amb poca humitat (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
La tercera etapa
Etapa de recobriment superficial de fibra metàl·lica i material conductor.
1. Fibra conductora de metall: la fibra conductora es fa utilitzant les excel·lents propietats conductores del metall, la qual cosa la converteix en la fibra conductora més antiga i veritable. La seva resistivitat pot arribar a 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Els metalls més utilitzats per a les fibres metàl·liques són: acer inoxidable, coure, alumini, níquel, or, plata, etc. Actualment, els més utilitzats són les fibres d'acer inoxidable 304, 304L i 316, 316L. El mètode de producció principal és el mètode d'estirament directe. El filferro metàl·lic s'estira repetidament a través de la matriu per produir fibres amb un diàmetre de 4 a 10 μm (actualment la més fina ha arribat a menys d'1 μm), amb una resistència a la ruptura de 5 a 15 cN/dtex i un allargament de ruptura de 3,0 a 5,0%. La fibra d'acer inoxidable té una excel·lent durabilitat, conductivitat tèrmica, resistència a la flexió, resistència al desgast i protecció contra la radiació. Quan el contingut de fibra metàl·lica és superior al 0,5%, el teixit té certes propietats antiestàtiques. Quan el contingut de fibra metàl·lica és del 2 al 5%, el teixit té bones propietats antiestàtiques. Quan el contingut de fibra metàl·lica és superior al 8%, el teixit no només té propietats antiestàtiques, sinó que també té certes propietats de protecció d'ones electromagnètiques.
Contingut de fibra metàl·lica i propietats antiestàtiques
Nota: la conductivitat elèctrica de la fibra d'acer inoxidable augmenta amb l'augment de la finesa, quan la finesa és inferior a 8 μm, disminueix amb l'augment de la finesa. Desavantatges: la fibra és rígida, la cohesió és lleugerament pitjor, la tintura és baixa i el preu de la fibra és més alt.
2. Fibra conductora recoberta a la superfície del material conductor:
Aquesta fibra està representada per la fibra conductora recoberta de la superfície{0}}de negre de carboni desenvolupada per primera vegada per l'empresa alemanya BASF als anys 60. El mètode de producció consisteix a cobrir i fixar metalls, carboni, polímers conductors i altres substàncies conductores a la superfície de les fibres ordinàries mitjançant mètodes físics i químics. Els components conductors d'aquesta fibra es distribueixen a la superfície de la fibra, de manera que l'efecte antiestàtic és bo, però en el procés d'ús, la substància conductora és fàcil de caure, de manera que es perd el rendiment conductor.
La quarta etapa
Etapa de fibra conductora composta.
El 1975, DuPont va utilitzar la tecnologia de filat compost per fer fibra conductora composta que contenia un nucli conductor de negre de carboni-Antron (Antron III). Com a resultat, les principals empreses de fibres químiques han començat la investigació i el desenvolupament de fibres compostes que utilitzen negre de carboni com a component conductor. Monsanto ha desenvolupat fibres conductores-{-coste a costat, Japan Bell Textile ha desenvolupat fibres conductores de niló, Unijica, Kuraray i Toyobo han desenvolupat successivament fibres conductores compostes. Durant aquest període, la fibra conductora composta de negre de carboni s'ha desenvolupat molt. A finals de la dècada de 1980, la producció anual del Japó va arribar a les 200 tones. Com que la fibra conductora composta de negre de carboni utilitza negre de carboni com a component conductor, la fibra sol ser de color gris negre, cosa que limita l'àmbit d'aplicació.
L'aparició de fibres conductores compostes de negre de carboni ha promogut el desenvolupament i la producció de teixits antiestàtics incrustats.
La cinquena etapa
L'etapa de desenvolupament del blanqueig de fibres conductores.
A la dècada de 1980 es va iniciar la investigació per blanquejar les fibres conductores. Un mètode comú és utilitzar sulfurs, iodurs o òxids de metalls com el coure, la plata, el níquel i el cadmi per barrejar o combinar la rotació amb polímers ordinaris per fer fibres conductores. Per exemple, la fibra conductora feta de capa conductora de CuS per reacció química; la fibra conductora T-25 fabricada per Teijin Company i que conté CuI; la fibra conductora que conté Zn0 fabricada per Zhongfang Company; empreses com Unijka també fabricaven fibra conductora blanca. El rendiment de les fibres conductores blanques que utilitzen compostos metàl·lics o òxids com a materials conductors no és tan bo com les fibres conductores compostes de negre de carboni, però la seva aplicació no està limitada pel color.
Sisena etapa
Etapa d'R+D de fibra conductora de polímer
La fibra conductora de polímer és una fibra conductora de polímer intrínseca feta dopant un material polimèric. Com ara polipirrol, politiofè, polianilina i altres materials polimèrics. Aquests polímers conductors intrínsecs tenen una alta conductivitat (fins a 10¯³~10¯²s/cm).
S'han fet alguns avenços encoratjadors en la recerca d'aquests materials. Però encara hi ha algunes dificultats en l'aplicació pràctica, principalment a causa del mal rendiment del processament. A més, la investigació sobre la superconductivitat dels polímers a casa i a l'estranger també està en curs. La investigació sobre els teixits intel·ligents de la informació electrònica també està en curs.
La investigació nacional i el desenvolupament de fibres conductores és relativament tardà. A la dècada de 1980, va començar la producció nacional de fibra metàl·lica i fibra de carboni, però la producció era petita. La majoria de les fibres conductores necessàries s'importen. Les primeres investigacions i desenvolupaments nacionals de fibres metàl·liques són institucions de recerca científica com ara l'Institut de Mineria i Metal·lúrgia de Lanzhou i algunes empreses, com ara la fàbrica 540 de Xinxiang. La investigació i el desenvolupament nacionals de fibres conductores compostes de negre de carboni inclouen l'Institut d'Investigació Tèxtil Wuxi i Yousi Textile de la Xina de l'Acadèmia de Ciències Tèxtils. La tecnologia actual és relativament madura. També hi ha moltes universitats nacionals, institucions de recerca científica i algunes grans empreses que han desenvolupat amb èxit una varietat de fibres conductores orgàniques i fibres conductores blanques.
Com ara: fibres conductores de polièster metàl·liques xapades de coure-, níquel-, fibra acrílica conductora de iodur de coure, fibra conductora de fil barrejat de polièster iodur de coure, fibra composta de negre de carboni, etc. Pel que fa a la tecnologia de producció de fibres conductores blanques, les empreses nacionals de fibra{3} han desenvolupat amb èxit. En general, encara hi ha una certa bretxa amb el nivell exterior avançat, com ara la qualitat i l'estabilitat del producte.
