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＞＞ 抗静电纺织品具有广阔的市场前景。文章介绍了通过植入导电纤维提高纺织品抗静电性能的技术，并指出，有机导电纤维的新突破推动了纺织品抗静电技术的发展，为民用纺织品解决静电问题找到理想的解决方案。Ａｎｔｉ－ｓｔａｔｉｃ ｔｅｘｔｉｌｅｓ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｍａｒｋｅｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ． Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ａｎｔｉ－ｓｔａｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆｔｅｘｔｉｌｅｓ ｂｙ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｂｅｒ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃ． Ｉｔ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｎｅｗ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｓ ｉｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｂｅｒ ｈａｖｅｐｒｏｍｏｔｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｘｔｉｌｅ ａｎｔｉ－ｓｔａｔｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｄｅａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｒｇｅ ｆｒｏｍｔｅｘｔｉｌｅｓ．
导电纤维与纺织品及其抗静电性能测试
Conductive Fiber and Textiles and the Test of
Their Anti-static Properties
中国纺织工业协会检测中心 伏广伟 贺显伟沈阳师范大学 陈 颖
纺织品的抗静电整理是一个老课题，但至今仍然没有获得突破性进展。近年来，有机导电纤维的研发和广泛应用似乎为开发高效、美观的抗静电面料找到理想方案。但从目前的抗静电产品仍然不令人满意，而且应用范围尚不够宽泛，抗静电纺织品研究仍然具有广阔的前景。
水性纤维，因为它们都是能和水形成大量氢键的聚合物组成。导电需要介电常数高的介质，而水具有非常高的介电常数，而且当水减少时，可以从在气中得到补充。方法（３）消除静电的原理是通过电晕放电而实现，静电荷积蓄在织物纤维表面，当静电电荷累加超过一定限度时就会放出火花，这便产生静电危害。如果在织物中植入导电纤维，由于织物表面积电阻大大降低，静电被随时放电，静电荷无法累积达到放电的电量，所以具有抗静电能力。
１ 常见纺织品静电的消除方法
纺织品的抗静电加工方法主要有３种类型。（１）使用抗静电整理剂：当材料加入抗静电剂后，通过提高聚合物材料的导电性能或电子的传递能力，能提高其抗静电作用；（２）通过纤维接枝改性或与亲水性纤维混纺和交织，提高纤维吸湿性。例如用引发剂等使材料表面主链上部分地产生自由基或离子，再与丙烯酸等亲水性单体接枝聚合；（３）混纺和嵌织导电纤维：将高分子材料与导电材料混用，使之成为始终具有抗静电性能的导电材料。导电材料主要有金属纤维、石墨、金属涂层材料、含导电性炭黑聚合物的覆盖或复合材料等。
方法（１）与方法（２）消除静电的原理是提高织物回潮率，降低绝缘性，加速静电的泄漏。因为水具有相当高的导电能力，所以只要吸附少量水就能明显地提高聚合物的材料的导电性。水也能为电荷提供转移介质，促进离子向相反的电极移动。天然纤维，如棉、羊毛和蚕丝都是亲
２ 导电纤维的性质及类型
通常把电阻率小于１０７ Ω／ｃｍ的纤维定义为导电纤维。用于纺织品的导电纤维应具备如下特点：适当的细度、长度、强度；具有较好的柔曲性，与其它纤维抱合良好，易混纺交织；耐摩擦，耐屈曲，耐氧化，耐腐蚀，可抵抗一定的机械作用；不影响织物手感和外观；导电性与耐久性优良。
导电纤维可分为金属纤维、碳纤维、有机导电纤维三大类。金属导电纤维通过将金属不锈钢铜、铝丝拉伸，熔融纺丝，切割制成４ ～ １６ µｍ的纤维，混入常规纺织材料而制成抗静电织物，其含量与抗静电性能的关系如表１所示。
表１ 金属纤维含量与抗静电性能的关系
０．５～２２～５８～２５
１０７～１０９１０６～１０７１０７～１０－２
＜ ２＜ １＜ ０．５
２０～４０
作者简介：伏广伟，男，１９６７年生，天津工业大学，博士在读，北京，１００７４２
金属导电纤维的优点是导电性能优异、稳定，可经受纺、织、染等工艺而不改变性能，并耐化学腐蚀。缺点是
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纤维自重大，牵切、混并等纺纱工艺不过关，织物性能不理想，柔韧性差，洗涤、揉搓过程会少量脆损，从而使性能下降，抱合力小，成品色泽受限制。金属导电纤维多用于地毯和工作面料，制成的高细度纤维价格昂贵。碳纤维导电性好，耐热、耐化学药品，并其模量高，缺乏柔韧性，不耐弯折，无热收缩能力，不适合纺织品使用。有机导电纤维又包含如下几类：普通纤维镀金属，普通纤维镀碳、碳黑、石墨，金属氧化物与高聚物共混或复合纺丝，导电高分子材料直接纺丝成的纤维。
２０／３２６．７／４２２．３／３２１．７／６２２．２／３２２．２／３２７．８／３２４．４／１
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或氧化物为导电物质的白色导电纤维导电性能较碳黑复合型导电纤维差，但其应用不受颜色的影响。部分有机导电纤维如表２所示。
表２ 常用纤维表面电阻与半衰期
ＰＡ６６ＰＡ６６ＰＡ６ＰＥＴＰＥＴＰＡ６ＰＡ６ＰＡ６
碳碳碳碳
金属化合物金属化合物
碳碳
深灰深灰深灰黑白白浅灰黑
美国首诺美国首诺日本钟纺日本钟纺日本钟纺日本钟纺日本帝人美国巴斯夫
３ 有机导电纤维的发展状况
有机导电纤维产生于２０世纪６０年代末期，最早问世的是表面涂覆碳黑的有机导电纤维。日本帝人公司、美国ＢＡＳＦ（巴斯夫）公司相继开发了此类纤维。碳黑涂覆型导电纤维的导电成分都分布在纤维表面，因此导电性能好，但纤维在受到摩擦或弯折时碳黑易于脱落，导电性能会下降。随后出现的是表面镀覆金属的导电纤维。Ｒｏｈｍ ａｎｄＨａａｓ公司用化学镀层方法在尼龙纤维表面镀银制成导电纤维Ｘ—Ｓｔａｔｉｃ，东洋纺公司用低温融态金属浸渍制成具有金属皮层的导电纤维。Ｓｔａｔｅｘ公司的Ｅｘ—Ｓｔａｔ则是采用非电解镀银技术制成的导电纤维。
纤维表面金属化的导电纤维，机械性能与普通纤维差异较大，使混纺较为困难，因而并未得到广泛的应用。
１９７５年ＤｕＰｏｎｔ（杜邦）公司采用复合纺丝技术制成含有碳黑导电芯的复合导电纤维Ａｎｔｒｏｎ ＩＩＩ。从此，各大化纤公司纷纷开始以碳黑为导电成分的复合纤维的研究与开发。日本孟山都公司制成并列型Ｕｔｒｏｎ导电纤维，钟纺公司开发了Ｂｅｌｌｔｒｏｎ锦纶导电纤维，尤尼吉卡公司开发了Ｍｅｇａｎａ ＩＩＩ导电纤维，可乐丽公司开发了Ｋｕｒａｃａｒｂｏ，东洋纺织开发了ＫＥ—９导电纤维。这一时期碳黑复合型导电纤维得到了广泛的发展，到８０年代末期，日本碳黑复合型导电纤维的年产量达到２００ ｔ。但由于碳黑复合型导电纤维以碳黑为导电成分，因此纤维通常为灰黑色，使应用范围受到限制。
２０世纪８０年代人们开始了导电纤维的白色化研究。普遍采用的方法是用铜、银、镍、和镉等金属的硫化物、碘化物或氧化物与普通高聚物共混或复合纺丝而制成导电纤维。如Ｒｈｏｎｅ—ｐｏｕｌｅｎｃｅ公司利用化学反应制成ＣｕＳ导电层的Ｒｈｏｄｉａｓｔａｔ导电纤维；帝人公司制成表面含有ＣｕＩ的导电纤维Ｔ—２５；钟纺公司制成ＺｎＯ２导电的Ｂｅｌｌｔｒｏｎ６３２、Ｂｅｌｌｔｒｏｎ６３８；尤尼吉卡公司开发了Ｍｅｇａｎａ。以金属化合物
国内对导电纤维的研究与开发比较晚。２０世纪８０年代开始生产金属纤维和碳纤维，但产量很小。不锈钢丝等金属纤维在油田工作服、抗静电工作服等特种防护服面料中有较广的应用。近年来，国内各高校及科研机构也开发成功了多种有机导电纤维。例如表面镀铜、镍的金属化聚酯导电纤维、ＣｕＩ导电的腈纶导电纤维、ＣｕＩ／ＰＥＴ共混纺丝制成的导电纤维、碳黑复合导电纤维等等。以上导电纤维已有商业化生产，但产量低，质量不稳定，价格常高于国外同类产品。
４ 抗静电纺织品的设计方法
通常纤维制品的表面积固有电阻在１０１３ ～ １０２０ Ω，如果能将电阻降到１０１０ ～ １０１６ Ω以下，纤维制品就有抗静电效应。一般来说，抗静电纺织品的设计就是围绕着这个理念来开发的。降低面料的表面积电阻的方法有很多，常用的抗静电纤维与织物的生产设计方法主要有以下几种。
（１）涂敷法。就是在纤维表面涂敷一层亲水性聚合物表面活性剂（抗静电剂），使织物易于吸收空气中的水分，降低表面电阻率。该方法工艺简单，成本低廉，但不耐洗涤，受空气相对湿度影响较大。
（２）加入法。即在合纤原料中加入抗静电剂或碳黑微粒，然后纺丝、织布。该方法工艺简单，生产方便，但残留电压偏高，在静电高敏感场所不适宜，抗静电纤维本身的黑色在浅色织物中无法掩盖，影响外观。
（３）植入导电纤维法。植入导电纤维是目前公认的提高纺织品抗静电性能的理想方法。采用此种方法获得的抗静电面料的抗静电性能耐久性强，织物应用面广，具有广阔的发展前景。有机导电纤维的问世为植入法抗静电织物创造了更加广阔的空间。
植入法又主要分为如下几点。
（１）混入法。即在天然纤维中或化学纤维中混纺一定
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比例的导电纤维，经纺织加工成抗静电织物。本方法抗静电性能长期有效，不受工作环境影响，服用性能好。目前不锈钢纤维与天然纤维或化纤的混纺问题基本解决，但仍然存在混纺不均匀，不锈钢纤维向外转移等难题。尤其是不锈钢纤维的上色问题仍然未能解决。有机导电纤维一般以涤纶基加碳处理，也存在颜色深、色系不全等问题。
（２）网络复合法。将有机导电纤维与常规丝网络复合，间隔排列于抗静电织物中。本方法抗静电性能好，不受洗涤影响，服用性好。
（３）直接并合法。将导电丝与涤纶网络丝同时在并线机和倍捻机上加工，制成复合导电丝，间隔排列制成成衣。本方法工艺简单，抗静电性能好，耐洗涤，服用性好。
总之，抗静电处理的方法本质在于两个方面，其一是防止产生静电，另一个就是高效地导去可能产生的电荷。目前几种常用纤维的表面电阻和半衰期如表３所示。
表３ 常用纤维表面电阻与半衰期
棉羊毛真丝涤纶腈纶锦纶
１．２×１０９５×１０１１４×１０１４＞ １×１０１５１×１０１４１×１０１５
２．５×１０－２ ３×１００ ６×１０２２．６×１０３ ６×１０２１．２×１０３
（２）摩擦带电电压法：一定张力下，试样与标准布进行摩擦，测试其最高电压与平均电压，本方法所用试样小，接触压力不充分，误差较大。
（３）电荷面密度法：试样经过摩擦后投入法拉弟筒，测试电荷面密度。本方法较好反应实际的穿着特点，能反映织物起电时的电晕放电能力，适于加入导电丝的抗静电织物的测试，但易受人为因素及其在静电电位序列中位置影响。
（４）极间等效电阻法：织物试样与接地导电胶版良好接触，按规定间距和压力将专门的电极夹持于试样，经短路放电后施加电压，据电流值求得极间等效电阻（Ω）。在定电压下测出流过样品的电流，从而求得极间等效电阻。对静电性能均匀的静电泄漏型织物测量效果好。
（５）脱衣时的衣物带电量法：按特定方式将工作服与化纤内衣摩擦后脱下工作服，投入法拉第筒，求得带电量（µＣ／件）。此法的测试对象限于服装，且对内衣材质未作规定，摩擦手法难于一致，缺乏可比性。
（６）工作服摩擦带电量法：用内衬锦纶或丙纶标准布的滚筒烘干装置对工作服试样摩擦起电１５ ｍｉｎ，投入法拉第筒，测得工作服带电量（µＣ／件）。
以上几种测试方法比较见表４。
表４ 抗静电测试方法比较表
天然纤维混纺植入导电纤维后织物表面积电阻和静电半衰期大大降低。试验证明当不锈钢纤维混纺率高于２ ％，有机导电纤维混纺率高于４ ％时（图１），在相对湿度４０ ％的环境中进行测试，织物便具有了优良的抗静电性能，织物表面积电阻下降到１０７ Ω以下，半衰期是纯棉面料的１／１０左右。
半衰期法摩擦带电电压法电荷面密度法极间等效电阻法脱衣时的衣物带电量法工作服摩擦带电量法
ＦＺ／Ｔ ０１０４２—１９９６ＦＺ／Ｔ ０１０６１—１９９９ＦＺ／Ｔ ０１０６０—１９９９ＦＺ／Ｔ ０１０４４—１９９６ＧＢ／Ｔ１２０１４—１９８９不适于含导电纤维的织物不适于含导电纤维的织物适于各类织物
不适于含导电纤维的织物限于服装，测试可比性差主要适于服装带电量测试
对于现有的“电荷面密度”测试方法，应进一步研究摩擦力方向与导电纤维排列方向的搭配问题、采用多种摩擦布以避免接地序列接近导致的地起电压低的问题、将试样和摩擦布之间的人工摩擦操作改为自动化操作，以消除人为误差。对其它测试方法，应解决由样品过小、接触状况失控等原因导致测试精度下降、重现性差、不适于含导电纤维纺织品抗静电性能测试的问题。
比较现有的国家标准和行业标准，电荷面密度法是测试含导电纤维织物抗静电性能的最适宜的方法。其它方法
图１ 有机导电纤维含量与抗静电性能优化
经改进仍可用于含导电纤维织物的抗静电性能测试，以反映织物在多种条件和状态下的静电特性。这些指标之间不一定有明确的相关关系，而各种指标的集合就是全面描述含导电纤维织物抗静电性能的评价体系。CTL参考文献（略）
５ 织物抗静电性能的测试方法
（１）半衰期法：试样在高静电场中带电稳定后，测定电压衰减一半所需时间，本方法操作简便，数据重现性好，非破坏性测量，但衰减不符合指数规律，与测试电压密切相关。
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