1金屬纖維
金屬纖維是出現*早的導電纖維,其中使用*多的金屬材料為不銹鋼,也有銅,鋁,鎳等。金屬纖維的特點是導電性能好,其電阻率在102-104Ω/cm之間,而且耐熱,導熱,耐化學腐蝕性,耐磨性好,還具有防輻射,強度高,彈性模量高,具有抗老化,可染成各種顏色等優點。用它開發的織物除了有抗靜電性能外,還有獨特的記憶性和褶皺效果,并具有特殊的光澤感。
加工金屬纖維的方法常用的有兩種,一種是直接拉絲法,將金屬纖維制成直徑為4~16m的纖維,再把金屬纖維制成短纖維,用少量的金屬纖維與常規紡織纖維進行混纖、混紡及交織。另一種金屬噴涂法,它是將普通纖維先進行表面處理,再用真空噴涂或化學電涂法將金屬沉降在纖維表面,使纖維具有金屬一樣的導電性。利用金屬纖維泄電或電暈放電作用,有效地散逸電荷,通過金屬纖維的電暈放電和泄漏作用消除服裝上的靜電。
由于制成高細度纖維時價格昂貴,成品色澤受到限制。金屬纖維目前一般用于電腦防護服,孕婦等防輻射服裝上,能有效的屏蔽輻射場。還作為加油站、鞭炮廠、燃氣站等易燃易爆場所工作人員的工作服。但是金屬纖維的可紡性較差,使用過程中容易折斷,自重大,耐洗和耐久性較差。可在導電性良好的前提下,適量應用金屬纖維。
2碳纖維
在21世紀被譽為“黑色黃金”的碳纖維是由日本人于152 0173 3840**采用聚丙烯腈(PAD)纖維經高溫炭化處理制得。現在根據原絲類型可分為聚丙烯腈(PAD)基、瀝青基和粘膠基,而其中以PAD為主體。碳纖維許多優異的特性使其成為一種新興防靜電纖維。
(1)碳纖維的密度小,只有1.5-2g/cm3,這與一些天然纖維密度較為接近,不會影響到服裝質量和舒適度。
(2)彈性模量高,而彈性回復為****,這使紡織材料的彈性增強并能提高其抗皺性。
(3)電阻率低,具有優異的導電性能,在防靜電方面,這尤為重要。
(4)碳纖維也有在*端條件下存在的良好性能,如它的熱膨脹系數小,即使從幾千度的高溫突然降到常溫也不會炸裂,耐高溫和低溫性能好,在3000℃非氧化氣氛下不融化不軟化,在液氮溫度下依舊很柔軟,不脆化,這對在*端條件防靜電纖維也是*為重要的.
(5)碳纖維還具有抗輻射,抗放射,吸收有毒氣體等特殊性能。
(6)成本較低。在通過與其它導電性添加材料的成本比較中,發現用導電碳纖維制成的導(抗)靜電涂料成本顯著降低,導電添加材料一項,成本僅為原來的20%左右。
但是相應的碳纖維的耐沖擊性較差,容易損傷,在強酸條件下易發生氧化,與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理。例如提高其耐化學腐蝕性的能力將是以后發展的一個重要方向。
3復合導電纖維
復合導電纖維是一種將炭黑,TiO2、SnO2、ZnO、CuI等導電微粒添加到聚合物中而得到的導電纖維,其導電原理為導電填料在聚合物填充體系中的含量達到臨界點時,導電粒子在基體中形成導電通道,聚合物從絕緣體轉變為半導體,從而使自身電阻急劇下降,起到導電,即防靜電的作用。其導電性主要取決于所用粒子的類型、聚合物的類型、導電粒子在基體的分散形式、聚合物基體的形態以及材料的成型工藝。復合導電纖維的制備主要包括4個環節:導電劑的選擇;導電劑表面處理;復合紡絲;后處理。
(1)導電劑的選擇:擁有良好的導電性,易紡絲,有特殊功能的為上選。
(2)導電*表面處理:一般采用偶聯劑與導電粒子混入一定溫度的醇或醚類,經過作用,使導電粒子高濃度并穩定的分散到紡絲液中。
(3)復合紡絲:
海島型:將加入導電劑的聚合物作為導電組與常規的聚合物進行紡絲,得到以導電組為島,非導電組為海的海島型纖維。
連續型:將導電組與非導電組經過匯合后從同一紡絲孔中噴出,即得到連續型復合導電纖維。
(4)后處理。根據規格要求,采用合適的后處理工藝進一步降低纖維的電阻率。復合纖維由于其良好的導電、耐洗、耐磨、抗彎曲等性能而廣泛用于工業、家紡產品,如防靜電服、鞋、帽、羊毛衫,羊絨衫等等。而大量添加導電粒子降低了成纖聚合物的可紡性,使纖維的成品率下降,成本上升,同時也影響纖維的力學、紡織性能。因此,降低導電粒子加量成為復合導電纖維未來發展的方向。
4高分子導電纖維
高分子導電纖維是以導電高分子為原料加工的纖維,如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺纖維,具有較高的電導率,可達到10-3-102s/cm。對這類材料的研究已經取得一些令人鼓舞的重大進展:如在空氣中穩定性*好,且加工性好的,導電性能高達107S/cm。
其加工方法是:(1)導電高分子材料的直接紡絲法。直接紡絲法一般采用濕法,如將聚苯胺配成濃溶液在一定的凝固浴中拉伸紡絲。這里聚苯胺的制備是苯胺在酸性介質下,用氧化劑氧化聚合。(2)后處理法。后處理法主要是在普通纖維表面進行化學反應,使導電性高分子吸附在纖維表面,使普通纖維具有導電性能。高分子導電纖維主要應用于抗靜電工作服、無菌服、無塵服、地毯、人造草坪,靜電消除刷。并可用于電磁屏蔽、微波吸收和發熱元件等。但從實際來看,由于這類材料本身剛度大、難溶、難熔,成型、成纖較為困難(某些在高腐蝕介質中溶解),而且摻雜劑多數為毒性大、腐蝕性強的物質,且導電穩定性、重復性差、成本較高,因而目前用作防靜電材料實用性有限。