İlk aşama
Elyaf veya kumaşın higroskopik antistatik madde ile yüzey işleme aşaması.
Su çok yüksek bir elektrik iletkenliğine sahiptir. Az miktarda su emildiği sürece polimerin iletkenliği önemli ölçüde geliştirilebilir. Su, elektrik yükleri için bir aktarım ortamı sağlayabilir ve iyonların karşıt elektroda hareketini destekleyebilir ve su azaldığında atmosferden yenilenebilir. Suyun bu özelliğini kullanarak bir dizi antistatik madde geliştirildi. Antistatik maddeler hidrofilik ve hidrofobik gruplara sahip yüzey aktif maddelerdir. Hidrofobik grup, fiber malzemenin yüzeyine işaret eder, faz arayüzüne adsorbe olur ve faz arayüzünün durumunu değiştirir; hidrofilik grup, atmosferdeki nemi emerek boşluğa işaret eder.
Antistatik maddeler genellikle elyafların ve ürünlerinin yüzeyinde şu tür etkilere sahiptir:
1. Higroskopik etki: Fiber malzemenin yüzeyinde sürekli bir monomoleküler su filmi oluşur.
2. Özgül direnci azaltmanın etkisi: Fiber malzemenin yüzeyindeki su filmi, fiber malzemenin dielektrik katsayısını iyileştirir, böylece yüzeye özgü direnci etkili bir şekilde azaltır.
3. İyon iletkenliğini artırın: Fiber malzemenin yüzeyindeki iyon konsantrasyonunu artırın ve su buharındaki iyonların (protonlar dahil) iletkenliğini artırın.
4. Elektrolitin çözünmesini teşvik edin: Havadaki karbondioksitin ve fiber malzemede bulunan elektrolitin çözünmesi için bir yer sağlayın.
5. Elektriksel nötrleştirme: Antistatik maddenin yük işareti fiber malzemenin şarj işaretinin tersi olduğunda elektriksel nötrleştirme meydana gelecektir.
Avantajları: uygun işleme, düşük maliyet ve belirgin antistatik etki.
Dezavantajları: Antistatik performans çevresel neme oldukça bağlıdır. Nem düşük olduğunda (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
ikinci aşama
Elyafı değiştirmek için elyafın içine antistatik madde ekleyin.
Temel polimerin içine bir antistatik madde bileşeni eklenir, temel polimerle harmanlanır veya kopolimerleştirilir ve bir deniz-ada veya deri-çekirdek kompozit antistatik fiber yapmak için bir kompozit eğirme yöntemi kullanılır. Ada fazı veya çekirdek, antistatik madde içeren bir polimerdir ve deniz fazı veya kabuğu olarak temel polimer, polimerin hidrofilik grubunu koruyan ve elyafın temel işlevini üstlenen elyafın ana gövdesidir. Antistatik liflerin içindeki antistatik maddeler çoğunlukla polar veya iyonik yüzey aktif maddelerdir. Moleküler yapısında ayrıca hidrofilik gruplar ve hidrofobik gruplar bulunur. Hidrofobik gruplar bazik polimerlerle belirli bir uyumluluğa sahipken, hidrofilik gruplar onları higroskopik hale getirir.
Antistatik elyafın antistatik mekanizması: Elyafın içindeki antistatik maddenin içerdiği hidrofilik grup, elyafın yüzey katmanına göç ederek bir su filmi oluşturabilir. Su filmi, fiber Fonksiyonunun dielektrik özelliğini geliştirmek, fiberin yüzeye özgü direncini azaltmak ve net elektrostatik yük sızıntısını hızlandırmak için atmosferdeki su buharını emer.
Avantajları: Antistatik madde temel polimerin içinde olduğundan dayanıklılığı daha iyidir.
Dezavantajları: Antistatik maddenin işlevi, çevresel neme bağlı olması gereken higroskopikliğine bağlıdır. Düşük nem altında (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
Üçüncü aşama
Metal elyaf ve iletken malzeme yüzey kaplama aşaması.
1. Metal iletken fiber: İletken fiber, metalin mükemmel iletken özellikleri kullanılarak yapılır, bu da onu en eski ve gerçek iletken fiber yapar. Direnci 10¯²-10¯¹ Ω · cm'ye ulaşabilir. Metal fiberler için yaygın olarak kullanılan metaller şunlardır: paslanmaz çelik, bakır, alüminyum, nikel, altın, gümüş vb. Şu anda en yaygın olarak kullanılanlar 304, 304L ve 316, 316L paslanmaz çelik fiberlerdir. Ana üretim yöntemi direkt germe yöntemidir. Metal filmaşin, 4 ila 10 μm çapında (şu anda en incesi 1 μm'nin altına ulaşmış), 5 ila 15 cN/dtex kopma mukavemetine ve %3,0 ila 5,0 kopma uzamasına sahip fiberler üretmek için kalıp boyunca tekrar tekrar gerilir. Paslanmaz çelik elyaf mükemmel dayanıklılığa, termal iletkenliğe, bükülme direncine, aşınma direncine ve radyasyon korumasına sahiptir. Metal fiber içeriği %0,5'ten fazla olduğunda kumaş belirli antistatik özelliklere sahip olur. Metal fiber içeriği %2 ila %5 olduğunda kumaş iyi antistatik özelliklere sahip olur. Metal fiber içeriği %8'den fazla olduğunda kumaş yalnızca antistatik özelliklere sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda belirli elektromanyetik dalga koruma özelliklerine de sahiptir.
Metal fiber içeriği ve antistatik özellikler
Not: Paslanmaz çelik elyafın elektriksel iletkenliği inceliğin artmasıyla artar, incelik 8μm'den az olduğunda inceliğin artmasıyla azalır. Dezavantajları: Elyaf serttir, kohezyon biraz daha kötüdür, boyanabilirlik zayıftır ve elyaf fiyatı daha yüksektir.
2. İletken malzemenin yüzeyine kaplanmış iletken fiber:
Bu elyaf, ilk kez 1960'larda Alman BASF şirketi tarafından geliştirilen karbon siyahı yüzey-kaplı iletken elyafla temsil edilmektedir. Üretim yöntemi, sıradan liflerin yüzeyine metal, karbon, iletken polimer ve diğer iletken maddelerin fiziksel ve kimyasal yöntemlerle kaplanması ve sabitlenmesidir. Bu elyafın iletken bileşenleri elyafın yüzeyine dağıtılmıştır, bu nedenle antistatik etki iyidir, ancak kullanım sürecinde iletken maddenin düşmesi kolaydır, böylece iletkenlik performansı kaybolur.
Dördüncü aşama
Kompozit iletken fiber aşaması.
1975 yılında DuPont, karbon siyahı iletken çekirdek-Antron (Antron III) içeren kompozit iletken fiber yapmak için kompozit eğirme teknolojisini kullandı. Sonuç olarak, büyük kimyasal elyaf şirketleri, karbon siyahını iletken bir bileşen olarak kullanan kompozit elyafların araştırma ve geliştirmesine başladı. Monsanto yan yana{-iletken elyaflar geliştirdi, Japan Bell Textile naylon iletken elyaflar geliştirdi, Unijica, Kuraray ve Toyobo art arda kompozit iletken elyaflar geliştirdi. Bu dönemde karbon siyahı kompozit iletken fiber büyük ölçüde geliştirildi. 1980'lerin sonunda Japonya'nın yıllık üretimi 200 tona ulaştı. Karbon siyahı kompozit iletken fiber, iletken bileşen olarak karbon siyahını kullandığından, fiber genellikle siyah gridir ve bu da uygulama kapsamını sınırlar.
Karbon siyahı kompozit iletken fiberlerin ortaya çıkışı, kakmalı antistatik kumaşların geliştirilmesini ve üretimini teşvik etmiştir.
Beşinci aşama
İletken liflerin beyazlatılmasının gelişim aşaması.
1980'li yıllarda iletken liflerin beyazlatılması araştırmaları başlatıldı. Yaygın bir yöntem, iletken fiberler yapmak için sıradan polimerlerle harmanlamak veya kompozit spin yapmak üzere bakır, gümüş, nikel ve kadmiyum gibi metallerin sülfürlerini, iyodürlerini veya oksitlerini kullanmaktır. Örneğin, kimyasal reaksiyonla CuS iletken katmanından yapılan iletken fiber; Teijin Company tarafından üretilen ve CuI içeren iletken fiber T-25; Zhongfang Company tarafından üretilen Zn0 içeren iletken fiber; Unijka gibi şirketler de beyaz iletken elyaf üretti. İletken malzeme olarak metal bileşikleri veya oksitleri kullanan beyaz iletken fiberlerin performansı, karbon siyahı kompozit iletken fiberler kadar iyi değildir, ancak bunların uygulamaları renkle sınırlı değildir.
Altıncı aşama
Polimer iletken elyafın Ar-Ge aşaması
Polimer iletken fiber, bir polimer malzemenin katkılanmasıyla yapılan gerçek bir polimer iletken fiberdir. Polipirol, politiyofen, polianilin ve diğer polimer malzemeler gibi. Bu kendinden iletken polimerler yüksek iletkenliğe sahiptir (10¯³~10¯²s/cm'ye kadar).
Bu tür materyallerin araştırılmasında bazı cesaret verici ilerlemeler kaydedildi. Ancak pratik uygulamada, esas olarak zayıf işleme performansından dolayı hala bazı zorluklar var. Ayrıca yurt içi ve yurt dışında polimerlerin süperiletkenliğine ilişkin araştırmalar da sürüyor. Elektronik bilginin akıllı tekstilleri üzerine araştırmalar da devam etmektedir.
İletken liflerin yurt içi araştırma ve geliştirmeleri nispeten geç kalmıştır. 1980'lerde metal elyaf ve karbon elyafın yerli üretimi başladı, ancak üretim küçüktü. İhtiyaç duyulan iletken liflerin çoğu ithal edilmektedir. Metal elyaflarla ilgili ilk yerli araştırma ve geliştirme, Lanzhou Madencilik ve Metalurji Enstitüsü gibi bilimsel araştırma kurumları ve Xinxiang'daki 540 fabrikası gibi bazı işletmelerdir. Karbon siyahı kompozit iletken elyafların yurt içi araştırma ve geliştirme faaliyetleri arasında Wuxi Tekstil Araştırma Enstitüsü ve Tekstil Bilimleri Akademisi'nden Çin Tekstil Yousi bulunmaktadır. Mevcut teknoloji nispeten olgunlaşmıştır. Ayrıca çeşitli organik iletken lifler ve beyaz iletken lifleri başarıyla geliştiren çok sayıda yerli üniversite, bilimsel araştırma kurumu ve bazı büyük işletmeler de bulunmaktadır.
Örneğin: bakır-kaplamalı, nikel-kaplamalı metal polyester iletken elyaf, bakır iyodür iletken akrilik elyaf, bakır iyodür polyester karışımlı iplikten yapılmış iletken elyaf, karbon siyahı kompozit elyaf vb. Beyaz iletken elyafların üretim teknolojisi açısından yerli şirketler, ada-tipi elyaf teknolojisini vb. başarıyla geliştirmiştir. Genel olarak ileri yabancı seviye ile ürün kalitesi ve istikrar gibi konularda hala belli bir boşluk var.
