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東莞抗靜電劑-抗靜電劑對阻燃纖維的摩擦和靜電性能影響

發布日期:2011/8/2

　　目前,我國在紡制阻燃纖維的過程中,容易出現纖維纏繞羅拉、膠輥,靜電現象嚴重等問題.出現這一問 題的原因與纖維的表面摩擦性能和靜電性能密切相關.劉曉艷等曾對高性能纖維的摩擦性能做過研究等對纖維的靜電性能做過研究,但對阻燃纖維經抗靜電劑處理之后,纖維的摩擦和靜電性能 的變化情況還未做過全面的研究.因此本文研究了抗靜電劑對阻燃纖維的摩擦、靜電性能的影響,對阻燃紗 線紡紗過程中出現的問題具有一定的參考價值.

　　1.2 儀器及方法

　　選用Y151型纖維摩擦系數測定儀,并采用 羅拉法分別測定各種阻燃纖維經抗靜電劑處理 前、后與金屬輥、橡膠輥的動、靜摩擦系數.測試 結果為30根纖維的平均摩擦系數.其實驗測試 條件為預加張力200mg,溫度20℃,相對濕度 60%.動摩擦系數測試時羅拉輥轉速為30r/min. 纖維的質量比電阻測試采用YG321型纖維比電阻試驗儀.分別測試了阻燃纖維施加抗靜電劑前、后的 質量比電阻.其實驗測試條件為溫度20℃,相對濕度60%. 本實驗用非離子型(以下簡稱1#)和陽離子型(以下簡稱2#)兩種抗靜電劑,施加量為0.3%(抗靜電劑 對纖維的質量).

　　2 測試結果與分析

　　2.1 纖維的摩擦性能

　　纖維的摩擦性能關系到纖維加工的全過程,與紗線質量直接相關.在加工過程中,經常存在纖維與纖維、 纖維與機件之間的相對運動,從而會出現纖維與纖維、纖維與其他材料的摩擦問題.國產阻燃纖維的摩擦 性直接影響到紡紗工藝,關系到紗線的性能質量.本文研究了阻燃纖維經抗靜電劑處理前、后與金屬輥、橡膠 輥的靜、動摩擦系數.

　　從表2中可以看出,經1#抗靜電劑處理后,阻燃纖維與金屬輥、橡膠輥的靜摩擦系數均有所下降.說明 1#抗靜電劑對阻燃纖維的靜摩擦作用影響較大,改善了纖維與金屬輥、橡膠輥之間的靜摩擦作用.而且阻燃 纖維與橡膠輥的靜摩擦系數下降的程度要比與金屬輥的明顯.經2#抗靜電劑處理后,只有腈氯綸與橡膠輥 之間的靜摩擦系數有所下降外,其他的都有所增加.說明2#抗靜電劑對阻燃纖維的靜摩擦作用效果小.

　　從表3中可以看出,經1#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與金屬輥的動摩擦系數下降的有:粘膠、維綸、 PPS;阻燃纖維與橡膠輥的動摩擦系數下降的有:粘膠、進口芳綸、PPS.經2#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與 金屬輥、橡膠輥的動摩擦系數下降的只有PPS. 纖維與金屬輥、橡膠輥間的摩擦系數有增加有減少,這是因為當用表面活性劑處理纖維時,產生不同的 摩擦區,而且這個摩擦區取決于兩個摩擦表面相互作用的不同狀況. 霍維爾指出,當用紡織助劑,尤其是表面活性劑處理化學纖維時,會產生不同的摩擦區,而且這個摩擦區 取決于兩個摩擦表面的相互作用的不同狀況.

　　按照摩擦因素β的不同,分成3個摩擦區

　　在第Ⅰ區(界面層)形成牢固的單分子或雙分子表面活性劑層,它是由偶極作用,或靜電相互作用保持在 纖維上.隨著纖維表面活性劑分子的存在使極性基數量增加,纖維間相互作用力N0減小,因素β增大,而摩擦系數減小. 在Ⅱ區內,由于纖維上的助劑含量增加,形成多分子層.這時N0值變化很小,但是纖維間的摩擦,或纖維 對金屬的摩擦,由于兩個摩擦面之間助劑的多分子層的粘滯過程而再度增大.當纖維表面充滿了助劑的多分 子層時,N0值不變而且最小.

　　根據非極性基的化學結構和大小不同,形成單分 子層所需的表面活性劑的計算量為纖維量的0.02% ~0.05%,而形成雙分子層所需的表面活性劑的計算 量則為纖維量的0.05%~0.1%,這個數量比施加的 抗靜電劑的量(0.3%)小得多.因此纖維的摩擦系數 變化特性往往相當于第Ⅱ或第Ⅲ區.即經抗靜電劑處 理后,各種阻燃纖維的摩擦系數有增加有減少.所以 抗靜電劑處理阻燃纖維的主要目的顯然不是加大或 減小摩擦,而是使其保持在一定水平,并且緩和由于 未經處理的纖維表面的不同性能所引起的原始纖維 的波動很大的摩擦

　　從表2~3還可以看出,1#抗靜電劑對改善阻燃 纖維的摩擦效果要優于2#抗靜電劑.

　　2.2 阻燃纖維的靜電性能

　　合成纖維的吸濕性和導電性較差,在合成纖維紡織加工過程中,纖維與纖維、纖維與機器之間的摩擦產 生了靜電,而合成纖維本身絕緣性又強,靜電荷難以逸散.纖維摩擦時的帶電現象,一般認為是電荷在被摩擦 的纖維之間移動而產生的.纖維在摩擦中產生的靜電,使化學纖維在整個生產過程中,都會產生或多或少 的麻煩,可見纖維的靜電性能對紡紗工藝有至關重要的影響.因此本文對阻燃纖維的靜電性能進行研究,并 且對比經抗靜電劑處理前、后的阻燃纖維的質量比電阻的變化情況.測試結果見表4.

　　從表4中可以看出,腈氯綸的常態質量比電阻要比其他阻燃纖維大得多.這是因為纖維的導電率也取決 于單纖維的線密度,并隨著線密度的減小而降低.由于腈氯綸的線密度最小,纖維的導電率最低,所以質量 比電阻最大. 經1#抗靜電劑處理之后,各種阻燃纖維的質量比電阻都下降.這說明經抗靜電劑處理后,纖維的導電性 能增強,減少了紡紗過程中的靜電問題,提高了阻燃纖維的可紡性.這是因為非離子表面活性劑在纖維表面 形成一吸附層,減少了纖維表面的摩擦,使起電量降低.另外非離子抗靜電劑中的羥基或氧乙烯基與水形成 氫鍵,增加了纖維的吸濕,含水量的提高,降低了纖維表面電阻,從而使靜電易于泄漏.

　　經2#抗靜電劑處理之后,除了維綸和進口芳綸的質量比電阻變化不大外,其他阻燃纖維的質量比電阻 都有所下降.這是因為陽離子抗靜電劑不僅可以中和纖維的表面電荷,而且陽離子表面活性劑以帶正電荷的 季銨離子吸附于纖維表面以疏水的碳氫鏈向外的吸附狀態吸附于纖維表面,在纖維表面形成一層以碳氫鏈 組成的定向排列的吸附膜,這層吸附膜能有效地降低纖維表面的摩擦力,使摩擦帶電現象減弱.但由于纖維 表面帶電性不同,導致抗靜電效果不同,其中對其影響最大的是腈氯綸,其次是PPS,而對于其他幾種阻燃纖 維的質量比電阻影響相對較小.這是因為腈氯綸、PPS纖維偏向帶負電荷,這可能是造成纖維質量比電阻相差甚遠的原因. 從表4還可以看出,1#抗靜電劑對改善纖維的靜電效果優于2#抗靜電劑.

　　3 結論

　　(1) 經1#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與金屬輥、橡膠輥的靜摩擦系數均有所降低.纖維與橡膠輥的 靜摩擦系數下降得較明顯.經2#抗靜電劑處理之后,除腈氯綸纖維與橡膠輥之間的靜摩擦系數下降外,其他 摩擦系數都增加.

　　(2) 經1#和2#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與金屬輥、橡膠輥的動摩擦系數有增加有減少.

　　(3) 腈氯綸的常態質量比電阻最大.經1#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維的質量比電阻均有所下降.效 果最明顯的是腈氯綸.經2#抗靜電劑處理之后,除維綸和進口芳綸的質量比電阻變化不大外,其他阻燃纖維 的質量比電阻都有所下降.

　　(4) 1#抗靜電劑對阻燃纖維的摩擦和靜電作用的效果優于2#抗靜電劑.