Антистатични влакна
Антистатичните влакна са категория химически влакна, които не натрупват лесно статични заряди. При стандартни условия, антистатичните влакна трябва да имат обемно съпротивление по-малко от 10¹⁰Ω·cm или период на полуразпад на статичния заряд по-малък от 60 секунди.
1 Функции на антистатичните влакна…
Антистатични влакна
Антистатичните влакна са вид химически влакна, които не натрупват лесно статични заряди. При стандартни условия, антистатичните влакна трябва да имат обемно съпротивление по-малко от 10¹⁰Ω·cm или период на полуразпад на статичния заряд по-малък от 60 секунди.
1 Функции на антистатичните влакна
1.1 Причини и опасности от статично електричество в текстилните материали
Текстилните материали са предимно електрически изолатори с относително високо специфично съпротивление, особено синтетичните влакна с ниска абсорбция на влага, като полиестерни, акрилни и поливинилхлоридни влакна. По време на текстилната обработка, близкият контакт и триенето между влакната и влакната или влакната и машинните части ще доведат до пренос на заряд върху повърхността на предметите, като по този начин генерират статично електричество.
Статичното електричество може да доведе до много неблагоприятни ефекти. Например, влакна с еднакъв заряд се отблъскват взаимно, а влакна с различен заряд се привличат към машинни части, което води до разрошване на нишките, повишена мъхестост на преждата, лошо оформяне на опаковката, залепване на влакната към машинни части, повишено скъсване на преждата и разпръснати ивици по повърхността на плата. След като дрехите се заредят, е лесно да абсорбират прах и да се замърсят, като може да възникне заплитане между дрехите и човешкото тяло или между дрехите и дрехите, като дори могат да се генерират електрически искри. В тежки случаи статичното напрежение може да достигне няколко хиляди волта, а искрите, генерирани от разряд, могат да причинят пожари със сериозни последици.
1.2 Методи за разрешаване на статичното смущение на тъкани от синтетични влакна
Съществуват различни методи за придаване на синтетичните влакна и техните тъкани с трайни антистатични свойства. Например, хидрофилни полимери или проводими полимери с ниско молекулно тегло могат да бъдат добавени по време на полимеризацията или преденето на синтетични влакна; технологията на композитно предене може да се използва за производство на композитни влакна с хидрофилен външен слой. В процеса на предене синтетичните влакна могат да се смесват с влакна със силна хигроскопичност или влакна с положителни и влакна с отрицателни заряди могат да се смесват според потенциалната последователност. Към тъканите може да се приложи и трайна хидрофилна спомагателна обработка.
2 вида антистатични влакна
2.1 Влакна с добавени повърхностноактивни вещества
За да се получат влакна с относително трайни антистатични ефекти, към смесената предачна смес често се добавят повърхностноактивни вещества. След образуването на влакната, повърхностноактивните вещества непрекъснато мигрират и дифундират от вътрешността на влакното към повърхността му, благодарение на собствените си характеристики, за да постигнат антистатичен ефект. Съществуват и методи като фиксиране на повърхностноактивни вещества върху повърхността на влакното чрез лепила или омрежването им във филми върху повърхността на влакното, като ефектът е подобен на нанасянето на антистатичен лак върху пластмасовата повърхност.
Антистатичният ефект на такива влакна е тясно свързан с влажността на околната среда. Когато влажността е висока, влагата може да подобри йонната проводимост на повърхностноактивното вещество и антистатичните му свойства се подобряват значително; в суха среда ефектът ще бъде отслабен.
2.2 Смесване, кополимеризация и модификация на присаждане на антистатични влакна
Основата на този вид антистатични влакна е модифицирането на влакнообразуващия полимер и подобряването на хигроскопичността на влакното чрез добавяне на хидрофилни мономери или полимери, като по този начин му се придават антистатични свойства. Освен това, меден сулфат може да се смеси с акрилната предачна смес и след предене и коагулация, той се третира със съдържащ сяра редуктор, което може да подобри производствената ефективност и проводимостта на проводимите влакна. В допълнение към обикновеното смесено предене, постепенно се появи методът за добавяне на хидрофилни полимери по време на полимеризацията за образуване на микро-многофазна дисперсионна система, като например добавяне на полиетиленгликол към реакционната смес на капролактам за подобряване на трайността на антистатичните свойства.
2.3 Метални проводими влакна
Металните проводими влакна обикновено се изработват от метални материали чрез специфични процеси на формиране на влакна. Често срещаните метали включват неръждаема стомана, мед, алуминий, никел и др. Такива влакна имат отлична електрическа проводимост, могат бързо да провеждат заряди и ефективно да елиминират статичното електричество. В същото време те имат и добра топлоустойчивост и химическа устойчивост на корозия. Въпреки това, когато се прилагат върху текстил, има някои ограничения. Например, металните влакна имат ниска кохезия и силата на свързване между влакната по време на предене е недостатъчна, което може да причини проблеми с качеството на преждата; цветът на готовите продукти е ограничен от цвета на самия метал и е относително еднороден. В практически приложения те често се смесват с обикновени влакна, като се използва предимството на проводимостта на металните влакна, за да се придадат антистатични свойства на смесените продукти, а обикновените влакна се използват за подобряване на производителността на предене и намаляване на разходите.
2.4 Въглеродни проводими влакна
Методите за получаване на въглеродни проводими влакна включват главно легиране, покритие, карбонизация и др. Легирането е смесване на проводими примеси с влакнестия материал, за да се промени електронната структура на материала, като по този начин се придава проводимост на влакното; покритието е образуване на проводим слой чрез покриване на повърхността на влакното със слой въглероден материал с добра проводимост, като например въглероден черен; карбонизацията обикновено използва вискоза, акрил, смола и др. като прекурсорни влакна и ги превръща в проводими въглеродни влакна чрез високотемпературна карбонизация. Въглеродните проводими влакна, получени по тези методи, получават определена проводимост, като същевременно запазват част от оригиналните си механични свойства. Въпреки че въглеродните влакна, обработени чрез карбонизация, имат добра проводимост, устойчивост на топлина и химическа устойчивост, те имат висок модул, твърда текстура, липса на жилавост, не са устойчиви на огъване и нямат способност за свиване при топлина, така че приложимостта им е ограничена в някои случаи, когато влакната трябва да имат добра гъвкавост и деформируемост.
2.5 Органични проводими влакна, изработени от проводими полимери
Органичните проводими влакна, изработени от проводими полимери, имат специална конюгирана структура и електроните могат да се движат относително свободно по молекулярната верига, като по този начин притежават проводимост. Поради уникалните си проводими свойства и характеристики на органичния материал, такива влакна имат потенциална приложна стойност в някои високотехнологични области със специални изисквания за материални характеристики и ниска чувствителност към разходите, като например специфични електронни устройства и аерокосмическата област.
2.6 Органични проводими влакна, получени чрез нанасяне на проводими вещества върху обикновени синтетични влакна
Този тип влакна реализират антистатична функция чрез покриване на проводими вещества като въглероден черен и метал върху повърхността на обикновените синтетични влакна чрез процеси на повърхностна обработка. Процесът на покриване на метал е сравнително сложен и скъп и може да окаже известно влияние върху свойствата на износване, като например усещането на влакното при допир.
2.7 Органични проводими влакна, получени чрез метод на композитно предене
Методът на композитно предене е да се образува единично влакно с два или повече различни компонента чрез специален композитен предачен възел в един и същ процес на предене, като се използват два или повече полимера с различен състав или свойства. При приготвянето на антистатични влакна, полимери с проводимост или полимери, добавени с проводими вещества, обикновено се използват като един компонент и се смесват с обикновени влакнообразуващи полимери. В сравнение с други методи за приготвяне на антистатични влакна, влакната, получени чрез метод на композитно предене, имат по-стабилни антистатични свойства и по-малко отрицателно въздействие върху оригиналните свойства на влакната.
3 приложения на антистатичните влакна
В ежедневието, когато въздухът е твърде сух през зимата, е възможно да се генерира статично електричество между човешката кожа и дрехите, като моментното статично напрежение може да достигне десетки хиляди волта в тежки случаи, причинявайки дискомфорт на човешкото тяло. Например, ходенето по килими може да генерира 1500-35000 волта статично електричество, ходенето по винилови подове може да генерира 250-12000 волта статично електричество, а триенето в стол на закрито може да генерира повече от 1800 волта статично електричество. Нивото на статично електричество зависи главно от влажността на околния въздух. Обикновено, когато статичното напрежение надвиши 7000 волта, хората ще почувстват токов удар.
Статичното електричество е вредно за човешкото тяло. Постоянното статично електричество може да повиши алкалността на кръвта, да намали съдържанието на калций в серума и да увеличи отделянето на калций в урината. Това има по-голямо въздействие върху растящите деца, възрастните хора с много ниски нива на калций в кръвта, както и бременни жени и кърмещи майки, които се нуждаят от много калций. Прекомерното натрупване на статично електричество в човешкото тяло ще причини анормална проводимост на тока в мембраните на мозъчните нервни клетки, ще повлияе на централната нервна система, ще доведе до промени в pH на кръвта и кислородните характеристики на тялото, ще повлияе на физиологичния баланс на тялото и ще причини симптоми като замаяност, главоболие, раздразнителност, безсъние, загуба на апетит и психически транс. Статичното електричество може също да повлияе на кръвообращението, имунната и нервната система на човека, да повлияе на нормалната работа на различни органи (особено на сърцето) и може да причини анормален сърдечен ритъм и преждевременен сърдечен ритъм. През зимата около една трета от сърдечно-съдовите заболявания са свързани със статично електричество. Освен това, в запалими и експлозивни зони статичното електричество върху човешкото тяло може да причини пожари.
Време на публикуване: 09 декември 2025 г.
