羊毛抗静电剂的特性与用途
揭秘织物抗静电剂的静电整理常识
揭秘织物抗静电剂的静电整理常识衣服因摩擦带静电时，常使裙子粘附在腿上，外衣紧吸在内衣上，在一些易爆场所还会因静电火花导致爆炸事故。
所以织物抗静电剂就是为解除静电而生产的。
印染后整理加工中常使用织物抗静电剂，如型号为LD-9400H的抗静电剂。
其抗电效果明显，不影响织物风格，不影响染印织物的色光及各项染色坚牢度，与其它助剂如：防水剂、阻燃剂、柔软剂等有相容性，无臭味，对人体皮肤无毒害等，属于绿色环保助剂。
织物抗静电剂LD-9400H 由于其实非离子属性，不与其他阴阳离子的织物发生反应，所以在静电处理的是时候导电速度是相对比较快的。
一般的阴离子、阳离子型抗静电剂由于本身的离子性，常常不能与其他助剂一起使用，这样就多增加了处理的时间和原料的成本。
毛制防风衣的防静电性能与注意事项
毛制防风衣的防静电性能与注意事项毛制防风衣是一种常见的功能性外套，可以有效地抵御寒冷的天气，并且具有防风、保暖和防静电的特性。
在使用这种防风衣时，我们需要了解它的防静电性能和一些注意事项，以确保能够正确地使用和保养。
首先，让我们来了解毛制防风衣的防静电性能。
防风衣中使用的毛制材料，例如羊毛、羊绒等，具有天然抗静电性能。
这是因为这些天然纤维在摩擦时不会产生大量的静电。
相比之下，合成纤维衣物，如涤纶和尼龙，容易产生静电。
因此，毛制防风衣能够减少衣物与皮肤之间的静电摩擦，从而减少静电的产生。
其次，在使用毛制防风衣时，有一些需要注意的事项。
首先是洗涤和保养。
由于毛制防风衣的特殊材质，我们需要采取特殊的洗涤和保养方法。
首先，我们应该选择使用中性洗涤剂进行洗涤，避免使用强碱性或酸性洗涤剂。
其次，我们应该避免机械洗涤，以免过度摩擦损坏纤维。
最好手洗或采用专业清洗的方法。
此外，我们还需要避免在阳光下暴晒，以免造成纤维变质。
另外，我们在穿着毛制防风衣时，也有一些需要注意的地方。
首先是避免长时间与容易产生静电的物体接触，例如塑料制品、合成纤维等。
这些物体容易产生静电，并且会在与衣物接触时产生摩擦，增加静电的产生。
为了减少与这些物体的接触，我们可以选择棉质或丝绸等较为亲肤的内衣来搭配毛制防风衣，从而减少静电的产生。
其次，我们可以选择穿防静电鞋或使用防静电垫，来减少静电的积聚和释放。
这些防静电措施可以有效地减少静电对我们身体的影响。
此外，当我们穿着毛制防风衣时，还需要注意一些操作细节。
首先，在脱衣服时，我们应该先将衣物静电释放，再进行脱衣服的动作。
这样可以避免因为静电的存在而导致不适甚至受伤。
其次，在穿着毛制防风衣时，我们应该避免与易产生静电的设备接触，例如电脑、手机等。
同时，我们还可以使用抗静电润肤霜来增加皮肤的导电性，减少静电的影响。
总结起来，毛制防风衣是一种具有防风、保暖和防静电特性的外套。
它的防静电性能可以降低衣物与皮肤之间的静电摩擦，减少静电的产生。
纺织品的抗静电性能与应用
纺织品的抗静电性能与应用在我们的日常生活中，纺织品无处不在，从我们身上穿着的衣物到家居中的窗帘、床上用品，再到工业领域的特殊织物等。
然而，你是否曾在干燥的季节里，遭遇过衣物吸附在身上、头发因静电而“炸毛”的尴尬？又或者在某些工业生产环境中，因静电导致的纺织品问题影响了生产效率和产品质量？这些现象都与纺织品的抗静电性能密切相关。
首先，我们来了解一下什么是纺织品的抗静电性能。
简单来说，抗静电性能就是指纺织品能够有效地防止或减少静电的产生和积累，并能够迅速将产生的静电释放掉的能力。
静电的产生通常是由于物体之间的摩擦或分离，导致电子的转移，从而使物体带有正电或负电。
当纺织品表面带有静电时，会出现吸附灰尘、毛发等异物，影响美观和清洁度；在穿着过程中，衣物与皮肤的摩擦产生静电，可能会引起不适甚至电击；在一些特殊的工业环境中，静电还可能引发火灾、爆炸等严重的安全事故。
那么，哪些因素会影响纺织品的抗静电性能呢？纤维材料的种类是一个重要因素。
一些天然纤维，如棉、麻等，相对来说抗静电性能较好；而合成纤维，如聚酯纤维、尼龙等，由于其分子结构的特点，容易产生静电。
此外，纺织品的组织结构、加工工艺、湿度和温度等环境条件也会对其抗静电性能产生影响。
例如，织物的紧密度越高，静电越不容易积累；在加工过程中，添加抗静电剂可以显著提高纺织品的抗静电性能；而在干燥的环境中，静电问题往往更加突出。
为了提高纺织品的抗静电性能，人们采取了多种方法。
一种常见的方法是在纤维制造过程中进行改性处理。
例如，通过共聚、接枝等化学方法在合成纤维的分子链中引入亲水性基团，增加纤维的吸湿性，从而减少静电的产生。
另一种方法是在纺织品的后整理过程中添加抗静电剂。
抗静电剂可以分为暂时性和永久性两类。
暂时性抗静电剂通常通过表面涂层的方式附着在纺织品表面，其抗静电效果会随着洗涤次数的增加而逐渐减弱；永久性抗静电剂则能够与纤维发生化学键合或形成物理交联，具有更持久的抗静电效果。
纺织抗静电剂在染整加工中的机理作用如何呢
纺织抗静电剂在染整加工中的机理作用如何呢纺织抗静电剂是一类能改变纤维的静、动摩擦系数的化学物质。
当改变静摩
擦系数时，手感触摸有平滑感，易于在纤维或织物上移动；当改变动摩擦系数时，纤维与纤维之间的微细结构易于相互移动，也就是纤维或者织物易于变形。
在染整加工中，为了使织物具有滑爽、柔软的手感，提高成品质量就需添加这种物质。
那么抗静电剂整理的机理作用主要体现在以下两个方面：
1、可以降低纤维的表面张力
纺织纤维是由线形高分子构成的比表面很大的物质，形状十分细长，分子链的柔顺性也较好。
当整理液中加入表面活性剂（或纺织抗静电剂）后，由于表面活性剂在界面（纺织纤维与整理液）上易发生定向吸附，从而降低了纤维的界面张力，扩大表面积所需的功减少，使纤维变得容易扩展表面，伸展其长度。
结果是织物变得蓬松、丰满，产生了柔软手感。
2、减少纤维的摩擦系数
表面活性剂（或纺织抗静电剂）在纤维表面吸附有薄薄的一层，而且疏水基向外整齐地排列着。
这样，摩擦就发生在互相滑动的疏水基之间，疏水基越长越易于滑动。
减少了纤维的摩擦系数。
降低纤维之间或纤维与人体之间的摩擦阻力，获得柔软的手感。
适当的降低摩擦系数还能使织物在受到外力时纱线便于滑动，从而使应力分散，撕裂强度得到提高，或者在加工过程中受到张力的纤维容易回复到松弛状态，织物变得蓬松。
一种羊毛抗静电新方法的研究
第22卷第1期 天 津 工 业 大 学 学 报JOURNA L OF TIAN JIN POLYTECHNIC UNIVERSIT Y Vol.22No.1一种羊毛抗静电新方法的研究Ξ何天虹1,姚金波2(天津工业大学1.教务处;2.材料科学与化学工程学院,天津300160)摘 要:提出一种羊毛抗静电的新方法.具体做法是依据静电摩擦配对的原理向羊毛表面添加配对物质,并与未处理羊毛混纺,文中研究了这种混纺羊毛的抗静电性能,确认在羊毛表面添加配对物质的方法可以降低摩擦静电电压.关键词:羊毛;抗静电整理;摩擦静电;配对物质中图分类号:TS102.311 文献标识码:A 文章编号:16712024X(2003)0120025204A ne w method imparting an anti2static property to w ool f iberHE Tian2hong,YAO Jin2bo(1.The Dean′s Office;2.School of Material Science and Chemical Engineering,Tianjin Polytechnic University,Tianjin300160,China)Abstract:In this paper a new method of wool′s anti2static property is pointed.According to the principle of wool′s fric2 tion pairing,this way is to impart one suitable material to the surface of pure wool,then blends these wool with no dealt wool and analyzes the changing rule of blended wool′s frictional static property.The result demon2 strates that this method can lower the frictional static electricity greatly.K eyw ords:wool;anti2static finishing;frictional static electricity;pairing material 静电现象早已被人们发现并被加以合理的运用.纺织材料是电的不良导体,它们具有很高的表面比电阻.在纺织品的加工和使用过程中,纤维材料相互间或与其它物体的接触摩擦都会产生带电现象,电荷在纤维表面转移,而强大的表面比电阻阻碍了电荷的快速逸散,所以当摩擦组件分离时,纤维便带上了电荷,形成静电现象.羊毛纤维是吸湿能力很强的纤维,回潮率达15%～17%,所以与合成纤维相比,其静电现象并不严重,但是当环境的相对湿度低于45%时,尤其是在冬季有暖气的室内,羊毛会因相对湿度过低而易于带上静电.随着人们生活消费水平的提高,对产品质量的要求也相应地提高了,这就有必要对羊毛制品进行适度的抗静电整理. 事实上,目前进行抗静电整理的羊毛制品主要为地毯及部分装饰织物.具体的方法大致可分为以下两类:一是在羊毛中混入或编、织入具有良好导电能力的导电纤维,如金属丝、石墨纤维,碳纤维、含金属化合物纤维等;二是使用抗静电剂,通过抗静电剂的作用,赋予羊毛织物暂时性或永久性的抗静电性能. 本研究的目的是采用一种新的研究思路,利用摩擦配对的原理,在羊毛的表面附着一层与羊毛处于摩擦带电序列表对称位置的整理剂,使羊毛在摩擦过程中的带电电荷能够被中和,从而达到降低静电的目的.1 理论分析1.1 摩擦静电的产生机理 虽然影响摩擦接触起电的因素很多,但当两种不同的高分子材料相互摩擦接触时,哪种材料带正电荷,哪种材料带负电荷,还是有规律可循的.经过大量的实验研究,科技工作者按照材料相互摩擦所带电荷的正负将其排成带电序列表,如表1所示. 从表中可以看出,虽然不同的测试者在不同的测试条件之下得到不同的摩擦带电序列表,但还是可以发现明显的特征的.如果按材料的化学类型来观察,各种序列表的材料顺序十分一致.总的规律是:聚酰胺类Ξ收稿日期:2002-05-07 作者简介:何天虹(1973—),女,甘肃省天水市人,硕士;姚金波(1964—),男,河北省青县人,教授,导师.材料(羊毛、尼龙、蚕丝,)处于序列表的正电的末端;卤素碳氢化合物类处于序列表的负电的末端;纤维素及杂链化合物类处于中间.在各类的内部带电序列前后次序会有所颠倒,这种现象与测试时的条件,如环境湿度、摩擦压力、材料细度、制造工艺、表面状态、配比等有关.当带电序列中的材料相互摩擦时,排在上面的往往带有正电荷,而排在下面的则易于带有负电荷.表1 一些纤维材料的摩擦起电序列表带电序列巴卢(Ballou)RH=15%格吕纳(Grunar)RH=58%赫什2蒙哥马利(Hersh2Montgomery)RH=33%,30℃(+)羊毛羊毛羊毛↑锦纶锦纶6(未拉伸)锦纶|蚕丝铜氨,粘胶粘胶|粘胶锦纶6(拉伸)棉|强力粘胶丝蚕丝蚕丝|玻璃纤维涤纶醋酯|苎麻纸维纶|醋酯钢涤纶|涤纶玻璃聚丙烯腈|聚丙烯腈锦纶66聚氯乙烯|聚乙烯铝氯乙烯/丙烯氰共聚纤维|聚偏氯乙烯棉偏氯乙烯/氯乙烯共聚纤维|皮革特氟纶|黄铜|聚丙烯腈↓硬橡胶(-)合成橡胶 长期以来,人们试图从理论上解释材料性质与摩擦带电序列表的关系.科恩从材料的介电常数的大小来阐述材料在序列表中的位置,认为介电常数大的材料在外电场的作用下易于极化,导致在摩擦接触时更易于失去电子而带有正的电荷,反之则易带有负的电荷.西佩尔则从材料的耐光性能角度,即按照材料吸收光子以后失去电子的能力大小进行阐述,耐光性差的因易失去电子而带有正电荷.然而,耐光性能无疑与材料的极化能力有关,也即与材料的介电常数有关.尽管如此,这些解释还不能够很好地说明当材料吸湿以后带电序列变化的情况,因为水具有很高的介电常数,吸湿以后材料在序列中的位置理应移向正性一侧,然而事实并非完全如此.赫什等以固体能带理论为基础试图阐述摩擦带电序列表,但仍然有一定的缺陷.目前人们在对物质的摩擦带电特征进行判断时,常使用介电常数进行粗略判定.1.2 单一材料的表面物质组成对摩擦静电的影响 由静电产生机理可知,摩擦接触带电与接触物质的结构和性质有关,显然材料表面物质的结构会左右材料摩擦时的带电特性.有人做过这样的实验:将PS (聚苯乙烯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)溶解在一般溶剂中,然后用沉淀剂使其沉淀,将沉淀过滤,烘干并混匀,最后测出它们的V max与其组成C的关系,结果如图1所示. 1—用石油醚作沉淀剂时的PS与PMMA共混物 2—苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯的共聚物 3—用甲醇作沉淀剂时的PS与PMMA共混物图1 摩擦静电电位与材料表面物质组成的关系 从图中可看到用不同沉淀剂(甲醇、石油醚)所得混合物的V max2C关系曲线有较大差别(曲线2和3).对这种差别的解释是由于所用沉淀剂不同,而使高聚物的分子链和沉淀出来微粒的物理性质不同所致.无论从极性相近原则或溶度参数相近原则考虑,对甲醇来说PMMA的惰性比PS大,但对石油醚来说则PS 的惰性大.因此用甲醇作沉淀剂时,PMMA大分子要比PS处于更为伸展状态下沉淀,而在石油醚中则PS 大分子处于较伸展状态.即使干燥后,也在一定程度上保持着这种状态.较伸展的高分子链易于在表面上出现并占据较大的表面积,这样整个共混物表面就明显地呈现出这种组分的性质. 同理,如果在材料表面涂敷或添加一层与材料性质不同的物质,则可以改变整个材料的摩擦静电特性,并使之在摩擦带电序列表中的位置产生变化.1.3 混合材料的表面物质组成对摩擦静电的影响 从图1可知,将具有不同性质的两种物质混合后,材料的带电性能介于两种纯物质之间.同样,结合摩擦带电序列表,将处于静电序列表两端的两种纤维材料混合应用,使摩擦产生的不同极性的电荷可以互相中和,达到降低或消除静电的效果.材料在摩擦序列表中的位置,不仅决定它所带电荷的正负极性的倾向,而且在一定程度上也决定了材料的带电电位的大小.Ballou 曾用锦纶和涤纶纤维不同混纺比的材料进行试验,发现:改变混纺比,混纺织物的带电荷量几乎呈线性地变—62— 天 津 工 业 大 学 学 报 2003年2月化,如图2.当混纺比为40∶60时,与镀铬金属表面摩擦时的电荷几乎为零.图2 锦纶与涤纶纤维混纺以后的带电特性 综上所述,如果在羊毛表面添加一层介电常数ε小的物质,而且这类物质的性质应处于带电序列表下位(负端).则羊毛经过这类物质处理并在羊毛纤维表面上占据较大的表面积时,能使羊毛纤维表面明显地呈现出这类物质的性质.如此一来,当用经过这类物质处理的羊毛纤维和未经处理的羊毛纤维混纺后并织成面料,在其与其他材料摩擦时,由于经处理后的羊毛较多地表现出其所覆物质的性质,即在摩擦时会带负电荷,而未经处理的羊毛带正电荷,因此发生电荷的中和作用,使织物表面上的电荷降低或消除. 在本研究中,笔者便采用这种全新的思路对羊毛进行抗静电整理.这种方法虽然不能够完全消除静电,但是对于羊毛这种特定的纤维而言,由于它的静电危害远低于合成纤维,所以分析认为,采用上述途径是可以达到预期的要求的.但是对于这种方法还缺乏具体的研究与认识,还缺乏具体的理论指导.首先是与之配对的物质选择,其次是加工效果的规律分析.为此,依据静电序列表,选择紧靠负性端的材料,如聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚偏氟乙烯等,通过适当的加工手段,将这些具有较低的介电常数的物质结合在羊毛的表面,则可达到降低羊毛摩擦静电的目的.2 实验过程2.1 试样处理 添加配对物质聚四氟乙烯(PTFE )的流程如下: 羊毛洗涤、烘干至恒重→用配制好的聚四氟乙烯乳液浸渍羊毛0.5h 浸轧(轧液率100%)→烘干(85℃)→热水洗→冷水洗→烘干(85℃)→焙烘(130℃×5min ).2.2 性能指标测试 测试条件为冬季有暖气的室内温度和相对湿度.2.2.1 测摩擦静电电位 摩擦静电直接反映了羊毛摩擦后带电的能力.在实验中,使用MD 21型摩擦电位测试仪,分别和涤纶、棉、锦纶和腈纶相摩擦,以模拟实际穿着时可能遇到的摩擦环境,摩擦布带的张力为4.54N ,摩擦稳定时间为1min.2.2.2 测静电半衰期 静电半衰期反映了羊毛带电后电荷耗散的快慢.在实验中,将样本置于高压静电场中使其带电,施加电压为1.0万伏.之后去掉外电场,测定其所带电压衰减到一半的时间,即静电半衰期.它是衡量织物带电后静电消除性能的一个重要指标.3 结果与分析 聚四氟乙烯是一种非极性聚合物,在摩擦序列表中的位置距离羊毛最远,因此本研究中以其为研究重点,分析将其添加到羊毛表面后羊毛的摩擦带电性能的变化.经聚四氟乙烯处理后羊毛表面的带电特性如表2、表3所示.聚四氟乙烯具有良好的热稳定性、化学惰性及优良的机械性能,其熔点高达327℃,玻璃化温度为127℃.由其制成的纤维化学稳定性居于化学纤维之冠,同时具有疏水性、非粘着性和表面蜡感,摩擦系数是化纤中最小的.表2 PTFF 处理羊毛的摩擦带电特征 V增重率/%纯棉底布涤纶底布锦纶底布腈纶底布不混纺混纺不混纺混纺不混纺混纺不混纺混纺029172900170031006.62817320033002740-1060-11333750316714.52133265023002300-1433-14333200276721.12333258323672367-1233-11833100260040.91767246719202083-1800-16832467246751.62067243322202750-2183-21503000270088.61013265017672050-2067-190026002500 注:混纺比例为1∶1 任何溶剂都不能溶解它,并且其电性质对其环境温度的变化不太敏感.聚四氟乙烯纤维位于纤维带电序列表的负性末端,和表中其它物质摩擦时产生的电荷和羊毛相反.显然,经PTFE 处理后的羊毛再与未处理羊毛混纺或交织成的织物,再与其它材料摩擦时因—72—第22卷 第1期 何天虹等:一种羊毛抗静电新方法的研究 所可能形成的静电电性相反而呈现较好的静电电荷中和作用.表3 PTFE 处理羊毛的静电半衰期 s增重率/%正 电不混纺 混纺负 电不混纺 混纺07.67.6 6.0 6.06.68.1 5.97.2 6.314.59.67.27.9 6.221.18.7 6.78.1 5.540.99.3 6.97.0 6.651.69.0 6.37.7 5.888.610.26.98.15.4 注:测试条件为23℃,RH57%,混纺比例1∶1. 由表2、表3可知: (1)随着PTFE 用量的增加,虽然静电半衰期有不同程度的增加,但是与棉、涤纶、腈纶纤维摩擦的摩擦电位均呈现下降规律.这一结论不仅与摩擦配对特性有关,而且与PTFE 具有较低的摩擦系数有关. (2)在低用量时,经处理后的羊毛与锦纶纤维摩擦生成的静电电压随PTFE 用量的增加而降低,体现了好的电荷中和效果.但是随着用量继续增大所形成的摩擦电压反而增加,体现了PTFE 的摩擦静电特性.这种现象是由于锦纶与羊毛在摩擦序列表中的位置相邻有关,即只要少量添加远离锦纶纤维的PTFE 就足以中和羊毛纤维表面生成的静电荷. (3)PTFE 可以很好地表现出中和摩擦电荷的能力,结合与四种纤维的摩擦静电的特点,并考虑到羊毛手感的要求,认为如果选用PTFE 作为配对物质,则其用量应控制在10%以下.4 结 论 (1)将处于摩擦带电序列表两端的两种材料混合,使摩擦产生时产生不同极性的电荷而相互中和,能够有效降低摩擦静电. (2)经过优选配对物质发现,聚四氟乙烯与羊毛具有良好的配对效果.但是导致羊毛吸湿性降低,所以对不同的摩擦对象产生的效果不同,与吸湿性好的纤维摩擦时,摩擦电位会增加;反之,与吸湿性差的合成纤维摩擦时,摩擦电位会降低. (3)经过乳液浸渍和焙烘聚四氟乙烯固着在羊毛纤维表面后,其水洗牢度可以达到要求,但是多次洗涤后效果不理想. 考虑是否可以选择拒水拒油整理剂替代聚四氟乙烯,有待于进一步研究.参考文献:[1] 赵择卿.高分子材料抗静电技术[M ].北京:纺织工业出版社,1991.82-95.[2] 钱樨成.纺织材料静电的消除[M ].北京:纺织工业出版社,1984.108-110.[3] 张玉英.纤维材料的静电现象及其测试[J ].棉纺织技术,1982,(12):9-13.・科研信息・《高校资源共享纺织特色数据库建设》通过市教委专家验收 《高校资源共享纺织特色数据库建设》是我校图书馆周秀会老师承担的市教委科研项目,于2002年12月30日通过专家验收. 该项目包含外文期刊联合目次和纺织资源导航网上系统且创办网络版。
羊毛织物负载石墨烯及其抗静电功能
DOI :10.19333/j.mfkj.20200504205羊毛织物负载石墨烯及其抗静电功能刘静芳1,刘让同1,2,3,李㊀亮1,2,3,刘淑萍1,2,3,赵㊀鑫1,李小倩1(1.中原工学院,河南郑州㊀450007;2.纺织服装产业河南省协同创新中心,河南郑州㊀450007;3.河南省功能纺织材料重点实验室,河南郑州㊀450007)㊀㊀摘㊀要:针对羊毛织物在相对湿度较低的环境下容易产生静电的问题,研究不同含水率时羊毛织物的抗静电性能,利用多巴胺的黏附力负载石墨烯,使毛织物达到足够的抗静电效果,利用静电测试仪对整理前后羊毛织物进行表征㊂结果表明:在含水率低于6%时羊毛织物存在静电问题;一定范围内增加石墨烯负载能够提高抗静电性能,其中负载9g /L 石墨烯和10g /L 多巴胺的羊毛织物抗静电性能最好,静电压和静电半衰期均为0;多巴胺/石墨烯负载毛织物具有较好的耐水洗性,其中10g /L 多巴胺负载9g /L 石墨烯羊毛织物的静电压和静电半衰期经过水洗12次之后趋于稳定,仍然能够达到防静电标准,研究结果对于抗静电羊毛织物产品开发具有实践意义㊂关键词:羊毛织物;静电;石墨烯;多巴胺;水洗牢度中图分类号:TS 195㊀㊀㊀㊀文献标志码:AInvestigation of wool fabrics loaded graphene and its antistatic propertyLIU Jingfang 1,LIU Rangtong 1,2,3,LI Liang 1,2,3,LIU Shuping 1,2,3,ZHAO Xin 1,LI Xiaoqian 1(1.Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou,Henan 450007,China;2.Henan Provincial Collaborative Innovation Center of Textile and Clothing,Zhengzhou,Henan 450007,China;3.Henan ㊀㊀㊀Provincial Key Laboratory of Functional Textile Materials,Zhengzhou,Henan 450007,China)Abstract :Wool fabric is prone to produce static electricity under low relative humidity environment.To solve the problem,the antistatic properties of wool fabric with different moisture content were studied to achieve sufficient antistatic effect of fabric by graphene loaded with dopamine due to its adhesion.The static electricity of wool fabrics were characterized before and after finishing by the electrostatic tester.The results show that when the moisture content is lower than 6%,the wool fabric has static problems.The antistatic properties can be improved by increasing the graphene content in a certain range,the wool fabric loaded with 9g /L graphene and 10g /L dopamine had the best antistatic performance with static voltage and electrostatic half-life tend to 0.The wool fabric loaded with dopamine /graphene has betterwater washing resistance,among which the static voltage and electrostatic half-life of 10g /L dopamine loaded with 9g /L graphene wool fabric still could reach the antistatic standard after 12times of washing.The results of the study have practical significance for the development of antistatic wool fabrics.Keywords :wool fabric;static electricity;graphene;dopamine;washing fastness收稿日期:2020-05-18基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFB0309100)第一作者:刘静芳,硕士生,主要研究方向为纺织服装新材料㊂通信作者:刘让同,教授,博士,主要从事纺织服装新材料的研发工作,E-mail:ranton@㊂㊀㊀羊毛表面的鳞片结构对毛干具有保护作用,同时也形成了较高的表面粗糙度[1],表面存在脂肪酸层呈现出疏水特性,这些特征使羊毛织物在使用过程中(尤其在干燥的冬季环境下)容易出现静电现象,影响织物的穿着舒适性,因此提高羊毛织物的抗静电性非常重要㊂很多学者对此进行了研究,比如采用分解技术来降解脂肪酸表层[2-3]或在羊毛纤维表面的脂肪酸层上包覆或添加亲水性材料[4-5];Varesano等[6]研究聚吡咯合成抗静电羊毛织物的新方法及其对羊毛织物的表面处理,耐水洗色牢度方面有待提高;康红波等[7]采用不同种类的抗静电剂对纯羊毛织物进行抗静电整理;李会改等[8]㊁李扬等[9]㊁徐守飞等[10]利用聚苯胺对羊毛织物及其混纺面料进行抗静电整理,工艺较复杂;张洪峰等[11]采用原位吸附聚合方法制备抗静电聚苯胺改性羊毛纤维㊂石墨烯具有优良的导电性能,使负载石墨烯羊毛织物表面形成导电片层,加速织物表面积聚电荷的散离,使羊毛织物达到抗静电的效果㊂胡雪敏等[12]采用石墨烯-Fe3O4溶液整理涤纶织物,研究工艺条件与涤纶织物抗静电性能的关系,获得了最佳工艺路线;陈小婷等[13]采用石墨烯分散液和水性聚氨酯混合液整理涤纶织物,使涤纶织物具有抗静电效果㊂以上这些研究部分解决了羊毛织物抗静电问题,但效果和耐久性都有待进一步提高㊂本文利用多巴胺超强黏附力负载石墨烯整理羊毛织物,并对羊毛织物抗静电性的水洗耐久性进行研究,探讨多巴胺㊁石墨烯质量浓度对抗静电效果的影响,提高羊毛织物抗静电性能㊂1㊀实㊀验1.1㊀实验材料实验材料为纬平针羊毛针织物,其面密度为282.8g/m2㊂试剂:石墨烯(深圳市图灵进化科技有限公司),98%盐酸多巴胺(上海麦克林生物化工有限公司),37%浓盐酸(洛阳市化学试剂厂),三(羟甲基)氨基甲烷(Tris,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司),蒸馏水㊂1.2㊀石墨烯负载整理在Tris缓冲液中配制多巴胺溶液,质量浓度方案分别为5㊁10㊁15g/L㊂室温下,多巴胺溶液中滴入浓HCl调pH值至8.5,将羊毛织物放入其中进行原位聚合24h,60ħ烘干后待用㊂配制3㊁6㊁9g/L的石墨烯溶液,放入经5㊁10㊁15g/L多巴胺整理的羊毛织物,浸渍15min,60ħ烘干,循环3次,完成负载㊂1.3㊀含水率影响实验通过改变含水率可以探究不同含水率时羊毛织物的抗静电性能,分别控制0%㊁3%㊁6%㊁9%㊁12% 5个含水率,在25ħ下,根据GB/T12703.1 2008‘纺织品静电性能的评定第1部分:静电压半衰期“,利用YG(L)342D织物静电测试仪对整理前后羊毛织物进行静电性能测试;利用美国吉利时科技有限公司Keithley2400型数字源表对整理前后羊毛织物电阻率进行测试,测试参数:测试时间为60 s,钳位电压80V,二线法测量㊂1.4㊀表征与测试石墨烯整理前后羊毛织物的表面形貌采用TM3000型扫描电子显微镜观察;羊毛纤维大分子结构变化情况采用Bruker TENSOR37红外光谱仪扫描,测定范围为4500~4000cm-1;采用YG341N和YG(L)342D织物静电测试仪测试织物的抗静电性能;利用美国吉利时科技有限公司的Keithley2400型数字源表测试织物的表面电阻率;参考GB/T3921 2008‘纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度“对整理后羊毛织物进行水洗测试㊂2㊀结果与讨论2.1㊀石墨烯负载效果采用扫描电镜观察原织物㊁多巴胺/石墨烯整理织物中羊毛纤维表面形态,其结果如图1所示㊂图1(a)为未整理羊毛织物,羊毛表面被边缘清晰可见的鳞片层覆盖,粗糙不平;图1(b)中可以发现多巴胺整理织物中,一层薄膜覆盖在纤维表面,粗糙不平的鳞片层发生钝化,摩擦因数降低,纤维表面的亲水性能由于这层多巴胺膜的存在增加;图1(c)可观察到多巴胺整理负载石墨烯织物,原本清晰的鳞片边缘变得模糊不清,表面形成一层片状石墨烯㊂图1㊀羊毛织物整理前后SEM照片图2为整理前后羊毛织物的红外光谱图,经过谱峰归属可知,3707cm-1处中等强度的尖峰为 NH2,说明多巴胺附着在羊毛纤维上;针对多巴胺/石墨烯整理羊毛织物发现其图谱中位于3460cm-1附近的伸缩振动峰右移峰宽增大,在1711cm-1处出现了C O 的伸缩振动峰,在1645cm-1处峰高变化峰宽增加出现了C C的伸缩振动峰,这都是石墨烯的典型基团,说明石墨烯的成功负载㊂图2㊀整理前后羊毛织物的红外光谱图图3为10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯整理后羊毛织物水洗测试结果㊂从图3可以看出,多巴胺/石墨烯整理后羊毛织物的静电压和静电半衰期经过水洗12次之后趋于稳定,稳定后的静电压为265V左右,静电半衰期也同步升高㊂图3㊀10g/L多巴胺和9g/L石墨烯整理羊毛织物经水洗后防静电性能㊀㊀参考GB/T12703 2010‘纺织品静电性能的评定标准“,结合图3可以发现,多次洗涤后,经10g/L多巴胺和9g/L石墨烯负载整理后的羊毛织物,其防静电性能仍然符合GB/T12703 2010的要求,静电压和静电半衰期相对稳定,说明石墨烯负载在羊毛织物上具有良好的耐水洗性,结合牢度高㊂2.2㊀石墨烯负载后的抗静电效果通过织物静电测试仪对不同浓度配合的多巴胺/石墨烯整理羊毛织物进行测试,得到如图4所示结果㊂可见,羊毛织物负载不同质量浓度的多巴胺/石墨烯时,其静电压随着石墨烯质量浓度的增加而降低,这是由于石墨烯以片层方式紧紧的贴附在具有超强黏附作用的多巴胺膜上,石墨烯优良的导电性能加速羊毛织物表面电荷的散离,使羊毛织物的抗静电效果进一步提升,而且多巴胺/石墨烯整理的羊毛织物的静电压直接降至300V以下,其中10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯静电压值降为0V㊂从图4中静电半衰期的结果看,原织物的静电半衰期在5~7s之间,经多巴胺/石墨烯整理的羊毛织物则有不同程度的降低,其中10g/L多巴胺和9g/L石墨烯整理织物的静电半衰期降至0s㊂保持多巴胺质量浓度不变时,随着石墨烯质量浓度在一定范围内升高羊毛织物的抗静电效果提高,10g/L多巴胺配合9g/L石墨烯整理达到最优,此时静电压值和静电半衰期均为0㊂羊毛纤维表面负载的石墨烯层层自组装,显著提高了羊毛织物的抗静电性能,织物表面电阻率从108Ω降至105Ω以下,可以推测石墨烯使羊毛织物表面形成导电网络,加速织物表面电荷散离,进一步提高织物的抗静电性能㊂图4㊀不同质量浓度多巴胺整理的羊毛织物负载不同质量浓度石墨烯的静电压和静电半衰期2.3㊀含水率对抗静电的影响影响织物抗静电性能的重要因素之一是空气相对湿度,空气相对湿度增加,织物的抗静电性能提高,羊毛织物在相对湿度小于40%时也会产生静电[10]㊂通过改变含水率可以探究不同含水率时羊毛织物的抗静电性能,分别控制了0%㊁3%㊁6%㊁9%㊁12%5个含水率,在25ħ下对整理前后羊毛织物静电性能进行测试,结果见图5㊁6㊂图5㊀不同质量浓度多巴胺整理羊毛织物在不同含水率时的静电压和静电半衰期图6㊀在不同含水率时多巴胺/石墨烯不同质量浓度配比整理羊毛织物的静电压和静电半衰期从图5可以看出,未整理的羊毛织物和经多巴胺整理的羊毛织物随着含水率增加,摩擦电压和静电压半衰期逐渐下降,当含水率不低于6%时羊毛织物自身开始具有抗静电的效果,摩擦电压基本稳定在500V以下,静电半衰期稳定在3s以内,含水率越高织物抗静电效果越好,当含水率为9%时,摩擦电压和静电半衰期降低至最小值;另外未整理的羊毛织物表面电阻率分别为7.51ˑ108Ω(含水率0%)㊁9.02ˑ107Ω(含水率3%)㊁1.02ˑ107Ω(含水率6%)㊁9.78ˑ106Ω(含水率9%)㊁9.82ˑ106Ω(含水率12%),含水率0%~6%时表面电阻率大于107Ω,根据GB/T12703.4 2010‘纺织品静电性能的评定第4部分:电阻率“的要求,含水率小于6%时,羊毛织物存在静电问题,空气相对湿度比较低时容易造成羊毛织物中含水率低于6%,引起静电问题㊂从图6不难发现,石墨烯负载羊毛织物具有上述相似的变化规律,即含水率越高织物抗静电效果越好,但当含水率大于9%时,出现摩擦电压和静电半衰期的回升,石墨烯含量不同,回升幅度不一,当石墨烯含量高时,负载石墨烯的羊毛织物表面的石墨烯片状层部分不连续导致,从图1的SEM照片也可以得以佐证㊂3㊀结㊀论本文利用多巴胺整理羊毛织物负载石墨烯,研究不同含水率时多巴胺㊁石墨烯质量浓度对羊毛织物抗静电性能的影响,为抗静电羊毛织物产品的开发提供一种新的方法㊂①羊毛织物的含水率从0%变化到12%时,未经整理的羊毛织物的表面电阻率从108Ω降至106Ω,含水率越高织物抗静电效果越好;在含水率低于6%时表面电阻率大于107Ω,羊毛织物存在静电问题㊂②随着石墨烯质量浓度在一定范围内增加,羊毛织物抗静电性能逐渐提高,10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯时,静电压和静电衰减时间均为0,织物抗静电性能最好㊂③多巴胺/石墨烯负载羊毛织物具有较好的耐水洗性,其中10g/L多巴胺负载9g/L石墨烯羊毛织物的静电压和静电半衰期经过水洗12次之后趋于稳定,能够达到防静电标准㊂参考文献:[1]㊀MEMON H,WANG Hua,YASIN S,et al.Influence ofincorporating silver nanoparticles in protease treatment onfiber friction,antistatic,and antibacterial properties ofwool fibers[J].Journal of Chemistry,2018(10):1-8.[2]㊀MORENT R,GEYTER N De,VERSCHUREN J,et al.Non-thermal plasma treatment of textiles[J].Surfaceand Coatings Technology,2008,202(14):3427-3449.[3]㊀BARANI H,MONTAZER M,CALVIMONTES A,et al.Surface roughness and wettability of wool fabrics loadedwith silver nanoparticles:influence of synthesis andapplication methods[J].Textile Research Journal,2013(12):1310-1318.[4]㊀MALKOV G S,FISHER E R.Pulsed plasma enhancedchemical vapor deposition of poly(allyl alcohol)ontonatural fibers[J].Plasma Processes and Polymers,2010,7(8):695-707.[5]㊀MEADE S J,CALDWELL J P,HANCOCK A J,et al.Covalent modification of the wool fiber surface:theattachment and durability of model surfacetreatments[J].Textile Research Journal,2008,78(12):1087-1097.[6]㊀VARESANO A,TONIN C.Improving electricalperformances of wool textiles:synthesis of conductingpolypyrrole on the fiber surface[J].Textile ResearchJournal,2008,78(12):1110-1115.[7]㊀康红波,麻文效,李美真,等.高支羊毛围巾抗静电工艺整理探讨[J].毛纺科技,2015,43(6):38-42. [8]㊀李会改,程浩南,张鹏飞.基于原位聚合的羊毛/涤纶织物抗静电整理及其性能研究[J].毛纺科技,2017,45(10):36-40.[9]㊀李扬,王进美,李彩霞.聚苯胺/羊毛/涤纶复合抗静电织物的导电性能研究[J].产业用纺织品,2016,34(4):37-40.[10]㊀徐守飞,张庆伟,李青.原位聚合法制备聚苯胺/涤纶导电织物[J].印染助剂,2013,30(8):10-13. [11]㊀张洪峰,杨锦锦,吴壮壮,等.抗静电聚苯胺改性羊毛纤维的制备[J].天津科技大学学报,2019,34(4):42-45.[12]㊀胡雪敏,申保雷,张朔,等.涤纶织物石墨烯-Fe3O4复合溶液抗静电整理[J].针织工业,2019(6):53-55.[13]㊀陈小婷,吴诗雯,任豪,等.石墨烯在抗静电涤纶织物上的应用[J].印染,2019,45(3):10-13.。
纺织品的抗静电性能研究与应用研究
纺织品的抗静电性能研究与应用研究在我们的日常生活中，纺织品无处不在，从衣物到家居用品，从工业用布到医疗领域的特殊材料。
然而，你是否曾经在干燥的季节里，穿上一件毛衣后被静电“电”到，或者在整理床铺时听到噼里啪啦的静电声响？这些都是纺织品静电问题的常见表现。
静电不仅会给我们带来不适和困扰，在一些特殊的工作环境中，甚至可能引发安全隐患。
因此，研究纺织品的抗静电性能以及其应用具有重要的现实意义。
一、纺织品产生静电的原因要理解纺织品的抗静电性能，首先需要明白静电是如何产生的。
当两种不同的材料相互接触和分离时，电子会在它们之间转移，导致一种材料带有正电荷，另一种带有负电荷。
纺织品通常由纤维组成，而纤维与其他物体（如人体皮肤、塑料、金属等）的摩擦是产生静电的主要原因之一。
纤维的种类和特性也对静电的产生有很大影响。
例如，合成纤维（如聚酯、尼龙等）比天然纤维（如棉、羊毛等）更容易产生静电。
这是因为合成纤维的导电性较差，电荷难以迅速消散。
此外，环境因素如空气湿度低、温度低等也会增加静电产生的可能性和强度。
二、纺织品抗静电性能的评价指标为了准确评估纺织品的抗静电性能，科学家们制定了一系列的评价指标。
其中，最常见的包括表面电阻率、半衰期和摩擦带电电压。
表面电阻率是衡量材料表面导电能力的指标。
电阻率越低，表明材料的导电性能越好，抗静电性能也就越强。
一般来说，当表面电阻率小于 10^11 欧姆时，纺织品被认为具有较好的抗静电性能。
半衰期是指纺织品上的静电电压衰减到初始值一半所需的时间。
半衰期越短，说明静电消散得越快，抗静电性能越好。
摩擦带电电压则是通过模拟纺织品在摩擦过程中产生的静电电压来评价其抗静电性能。
电压越低，抗静电性能越佳。
三、提高纺织品抗静电性能的方法为了减少纺织品静电带来的问题，研究人员开发了多种提高抗静电性能的方法。
这些方法可以大致分为纤维改性、后整理处理和混纺三种。
纤维改性是从源头上解决静电问题的方法之一。
抗静电剂种类及作用机理
摩擦生电是众所周知的自然现象，静电在某些方面是有益的，如静电植绒等, 而在某些方面又是有害的。
其在纺织染整加工中的危害主要表现在：由于静电的作用，造成纤维间抱合性差、易卷绕罗拉、绕皮辊粘卷及断头等质量问题，影响纺纱的顺利进行。
织造过程中静电会影响顺利开车；染整加工中，织物烘干后易吸附在金属体上造成织物卷缠在滚筒上。
落布时，因织物带相同静电而互斥，造成落布不整齐，折叠歪斜。
印花时如有带静电粉末则会堵塞筛网而使印花无法进行，衣服穿用过程中产生的静电易沾灰尘，缠贴身体及穿着不舒适等。
可见，静电现象在纺、织、染加工中必须采取有效办法加以解决。
抗静电的方法，一方面是控制其起电，另一方面是把产生的电荷迅速泄漏掉。
泄漏电荷主要采取提高环境湿度和增加纤维材料的导电率2种办法。
而增加纤维导电率中最重要也是最有效的办法就是使用抗静电剂，即利用其在纤维表面形成具有电导性的离子层。
★抗静电剂的作用机理抗静电剂的作用机理主要有2种。
其一认为抗静电剂能够形成电导性的连续膜,即能赋予纤维表面具有定吸湿性与离子性的薄膜，进而使电导度得到提高，以达到抗静电的目的。
其二对表面活性剂而言，认为表面活性剂的吸附性和定向性是决定其具有抗静电效果的重要因素，吸湿性并不起支配作用。
因表面活性剂大多是由长碳链的疏水基和离子性的亲水基组成，在处理纤维时疏水基和纤维的表面相结合，亲水基则处于纤维表面的最外层，所以导电性能良好。
一、抗静电剂种类抗静电剂有多种。
按作用的耐久性分，包括暂时性抗静电剂和耐久性抗静电剂。
一般用于合成纤维的纺丝、纺纱、织造用的抗静电剂多为外部用、暂时性抗静电剂，而作为织物成品后整理用的多为耐久性抗静电剂。
1、暂时性抗静电剂广义来说，具有吸湿性及离子性的化合物均可用作暂时性抗静电剂。
多元醇类有机物能赋予纤维一定的吸湿性，但是其导电性不是很好；而具有吸湿性和离子性的电解质虽吸湿导电性好，但易使机件生锈并刺激皮肤.--般不用作抗静电剂。
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在生活中我们会发现，羊毛衫和羊绒衫在穿着过程中易产生静电，影响穿着体验。
为了改善纺织品的抗静电性能，织物在后整理过程中一般会加入一些抗静电剂来减少电荷的产生。
抗静电的基本方式有三种：
1、在材料表面形成导电层，从而降低其表面电阻率，使已经产生的静电荷迅速泄漏。
2、赋予材料表面一定的润滑剂，降低摩擦系数，从而抑制和减少静电荷的产生。
3、构建出一条传到路径，使带电粒子能够发生接触。
羊毛由于天然的疏水特性，容易产生静电。
而羊毛抗静电剂能提高羊毛织物的亲水性，从而降低电阻，减少静电的产生。
羊毛抗静电剂AS-108特别适用于羊毛、羊绒及其混纺织物的抗静电处理，经本品处理后电阻可降低1000欧姆左右，并可以改善织物抗起毛起球性能。
组成：特殊高分子化合物。
外观：无色透明液体。
P H 值（1%水溶液) ：6～7。
溶解性：易溶于水，具吸湿性。
离子性：非离子。
特性：
1、具有优异的抗静电性能，织物经处理后可获得优良的吸湿导电性和防污
防尘性。
2、可提高羊毛、羊绒及其混纺织物抗起毛起球性0.5级以上。
3、能与大部分柔软剂同时使用，不影响织物手感和风格。
4、能与防水剂同时使用，对防水性能基本不影响。
5、与季铵盐类抗静电剂相比，不会引起织物的剥色、色变和黄变。
且抗静电效能的衰变较小。
杭州一洲纺织助剂有限公司位于杭州市拱墅区，是由始创于2002年的杭州一洲纺织助剂厂改制成立的。
公司为纺织和皮革工业提供性能卓越的化学品和系统的解决方案，经过十多年的稳步发展，公司在湖州拥有20余亩现代化厂房和化工生产设备，已成为一家集研发、生产、销售、服务为一体的综合性化工企业。