Giai đoạn đầu tiên
Giai đoạn xử lý bề mặt sợi hoặc vải bằng chất chống tĩnh điện hút ẩm.
Nước có độ dẫn điện rất cao. Chỉ cần hấp thụ một lượng nhỏ nước, độ dẫn điện của polyme có thể được cải thiện đáng kể. Nước có thể cung cấp môi trường truyền điện tích và thúc đẩy sự chuyển động của các ion sang điện cực đối diện, và khi lượng nước giảm đi, nó có thể được bổ sung từ khí quyển. Sử dụng đặc tính này của nước, một loạt chất chống tĩnh điện đã được phát triển. Chất chống tĩnh điện là chất hoạt động bề mặt có nhóm ưa nước và kỵ nước. Nhóm kỵ nước hướng vào bề mặt vật liệu sợi, hấp phụ trên giao diện pha và thay đổi trạng thái của giao diện pha; nhóm ưa nước hướng vào không gian, hấp thụ độ ẩm trong khí quyển.
Các chất chống tĩnh điện thường có những tác dụng sau trên bề mặt sợi và các sản phẩm của chúng:
1. Hiệu ứng hút ẩm: một màng nước đơn phân tử liên tục được hình thành trên bề mặt vật liệu sợi.
2. Tác dụng giảm điện trở riêng: Màng nước trên bề mặt vật liệu sợi giúp cải thiện hệ số điện môi của vật liệu sợi, từ đó làm giảm hiệu quả điện trở riêng bề mặt.
3. Tăng cường độ dẫn ion: tăng nồng độ ion trên bề mặt vật liệu sợi và tăng cường độ dẫn điện của các ion (bao gồm cả proton) trong hơi nước.
4. Thúc đẩy quá trình hòa tan chất điện phân: cung cấp một nơi để hòa tan carbon dioxide trong không khí và chất điện phân có trong vật liệu sợi.
5. Trung hòa điện: Khi dấu điện tích của chất chống tĩnh điện ngược chiều với dấu điện tích của vật liệu sợi thì sẽ xảy ra hiện tượng trung hòa điện.
Ưu điểm: xử lý thuận tiện, chi phí thấp và hiệu quả chống tĩnh điện rõ ràng.
Nhược điểm: Hiệu suất chống tĩnh điện phụ thuộc rất nhiều vào độ ẩm môi trường. Khi độ ẩm thấp (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
giai đoạn thứ hai
Thêm chất chống tĩnh điện bên trong sợi để sửa đổi sợi.
Thành phần chất chống tĩnh điện được thêm vào bên trong polyme cơ bản, được pha trộn hoặc đồng trùng hợp với polyme cơ bản và phương pháp kéo sợi tổng hợp được sử dụng để tạo ra sợi tổng hợp chống tĩnh điện lõi biển-đảo hoặc da{1}}. Pha đảo hoặc lõi là một polyme có chứa chất chống tĩnh điện và polyme cơ bản là pha biển hoặc da là phần chính của sợi, giúp bảo vệ nhóm ưa nước của polyme và đảm nhận chức năng cơ bản của sợi. Chất chống tĩnh điện bên trong sợi chống tĩnh điện chủ yếu là chất hoạt động bề mặt phân cực hoặc ion. Cấu trúc phân tử của nó cũng có nhóm ưa nước và nhóm kỵ nước. Các nhóm kỵ nước có khả năng tương thích nhất định với các polyme cơ bản, trong khi các nhóm ưa nước làm cho chúng có tính hút ẩm.
Cơ chế chống tĩnh điện của sợi chống tĩnh điện: Nhóm ưa nước có trong chất chống tĩnh điện bên trong sợi có thể di chuyển đến lớp bề mặt của sợi và tạo thành màng nước. Màng nước hấp thụ hơi nước trong khí quyển để cải thiện chức năng điện môi của sợi, giảm điện trở riêng bề mặt của sợi và đẩy nhanh quá trình rò rỉ điện tích tĩnh.
Ưu điểm: Vì chất chống tĩnh điện nằm bên trong polyme cơ bản nên độ bền của nó tốt hơn.
Nhược điểm: Chức năng của chất chống tĩnh điện phụ thuộc vào khả năng hút ẩm của nó, điều này phụ thuộc vào độ ẩm môi trường. Dưới độ ẩm thấp (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
Giai đoạn thứ ba
Giai đoạn phủ bề mặt sợi kim loại và vật liệu dẫn điện.
1. Sợi dẫn điện kim loại: Sợi dẫn điện được tạo ra bằng cách sử dụng các đặc tính dẫn điện tuyệt vời của kim loại, khiến nó trở thành sợi dẫn điện thực sự và sớm nhất. Điện trở suất của nó có thể đạt tới 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Các kim loại thường được sử dụng cho sợi kim loại là: thép không gỉ, đồng, nhôm, niken, vàng, bạc, v.v. Hiện nay, được sử dụng rộng rãi nhất là sợi thép không gỉ 304, 304L và 316, 316L. Phương pháp sản xuất chính là phương pháp kéo dài trực tiếp. Thanh dây kim loại được kéo căng nhiều lần qua khuôn để tạo ra các sợi có đường kính từ 4 đến 10 μm (hiện nay loại mỏng nhất đã đạt dưới 1 μm), với độ bền đứt từ 5 đến 15 cN/dtex và độ giãn dài khi đứt từ 3,0 đến 5,0%. Sợi thép không gỉ có độ bền tuyệt vời, tính dẫn nhiệt, khả năng chống uốn, chống mài mòn và bảo vệ bức xạ. Khi hàm lượng sợi kim loại lớn hơn 0,5%, vải có đặc tính chống tĩnh điện nhất định. Khi hàm lượng sợi kim loại từ 2 đến 5%, vải có đặc tính chống tĩnh điện tốt. Khi hàm lượng sợi kim loại lớn hơn 8%, vải không chỉ có đặc tính chống tĩnh điện mà còn có đặc tính che chắn sóng điện từ nhất định.
Hàm lượng sợi kim loại và đặc tính chống tĩnh điện
Lưu ý: Độ dẫn điện của sợi inox tăng khi độ mịn tăng, khi độ mịn nhỏ hơn 8μm thì giảm khi độ mịn tăng. Nhược điểm: sợi cứng, độ kết dính kém hơn một chút, khả năng nhuộm kém và giá sợi cao hơn.
2. Sợi dẫn điện được phủ lên bề mặt vật liệu dẫn điện:
Sợi này được thể hiện bằng sợi dẫn điện được phủ bề mặt màu đen-cacbon do công ty BASF của Đức phát triển lần đầu tiên vào những năm 1960. Phương pháp sản xuất là phủ và cố định kim loại, cacbon, polyme dẫn điện và các chất dẫn điện khác trên bề mặt sợi thông thường thông qua các phương pháp vật lý và hóa học. Các thành phần dẫn điện của loại sợi này phân bố trên bề mặt sợi nên có tác dụng chống tĩnh điện tốt nhưng trong quá trình sử dụng chất dẫn điện dễ rơi ra làm mất hiệu suất dẫn điện.
Giai đoạn thứ tư
Giai đoạn sợi dẫn điện tổng hợp.
Năm 1975, DuPont sử dụng công nghệ kéo sợi composite để tạo ra sợi dẫn điện composite chứa lõi dẫn điện màu đen cacbon-Antron (Antron III). Do đó, các công ty sợi hóa học lớn đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển sợi tổng hợp sử dụng muội than làm thành phần dẫn điện. Monsanto đã phát triển sợi dẫn điện song song, Japan Bell Textile đã phát triển sợi dẫn điện nylon, Unijica, Kuraray và Toyobo đã lần lượt phát triển sợi dẫn điện tổng hợp. Trong thời kỳ này, sợi dẫn điện composite cacbon đen đã được phát triển rất nhiều. Đến cuối những năm 1980, sản lượng hàng năm của Nhật Bản đạt 200 tấn. Do sợi dẫn điện tổng hợp màu đen carbon sử dụng than đen làm thành phần dẫn điện nên sợi thường có màu xám đen, điều này làm hạn chế phạm vi ứng dụng.
Sự xuất hiện của sợi dẫn điện composite màu đen carbon đã thúc đẩy sự phát triển và sản xuất các loại vải chống tĩnh điện dát.
Giai đoạn thứ năm
Giai đoạn phát triển của quá trình làm trắng sợi dẫn điện.
Vào những năm 1980, nghiên cứu làm trắng sợi dẫn điện được bắt đầu. Một phương pháp phổ biến là sử dụng sunfua, iodua hoặc oxit của các kim loại như đồng, bạc, niken và cadmium để pha trộn hoặc kéo sợi tổng hợp với các polyme thông thường để tạo ra sợi dẫn điện. Ví dụ, sợi dẫn điện được tạo thành từ lớp dẫn điện CuS bằng phản ứng hóa học; sợi dẫn điện T-25 do Công ty Teijin sản xuất và chứa CuI; sợi dẫn điện chứa Zn0 do Công ty Zhongfang sản xuất; các công ty như Unijka cũng sản xuất sợi dẫn điện màu trắng. Hiệu suất của sợi dẫn điện màu trắng sử dụng hợp chất kim loại hoặc oxit làm vật liệu dẫn điện không tốt bằng sợi dẫn điện composite màu đen carbon, nhưng ứng dụng của chúng không bị giới hạn bởi màu sắc.
Giai đoạn thứ sáu
Giai đoạn R&D của sợi dẫn điện polymer
Sợi dẫn điện polymer là sợi dẫn điện polymer nội tại được tạo ra bằng cách pha tạp vật liệu polymer. Chẳng hạn như polypyrrole, polythiophene, polyaniline và các vật liệu polymer khác. Các polyme dẫn điện nội tại này có độ dẫn điện cao (lên tới 10¯³~10¯²s/cm).
Một số tiến bộ đáng khích lệ đã được thực hiện trong việc nghiên cứu các vật liệu như vậy. Tuy nhiên, trong thực tế áp dụng vẫn còn một số khó khăn, chủ yếu là do hiệu suất xử lý kém. Ngoài ra, nghiên cứu về tính siêu dẫn của polyme trong và ngoài nước cũng đang được tiến hành. Nghiên cứu về vật liệu dệt thông minh của thông tin điện tử cũng đang được tiến hành.
Nghiên cứu và phát triển sợi dẫn điện trong nước còn tương đối muộn. Vào những năm 1980, việc sản xuất sợi kim loại và sợi carbon trong nước bắt đầu nhưng sản lượng còn nhỏ. Hầu hết các sợi dẫn điện cần thiết đều được nhập khẩu. Nghiên cứu và phát triển sợi kim loại trong nước sớm nhất là các tổ chức nghiên cứu khoa học như Viện Khai thác và Luyện kim Lan Châu và một số doanh nghiệp, chẳng hạn như nhà máy 540 ở Tân Hương. Nghiên cứu và phát triển sợi dẫn điện tổng hợp cacbon đen trong nước bao gồm Viện Nghiên cứu Dệt may Vô Tích và Yousi Dệt may Trung Quốc của Viện Khoa học Dệt may. Công nghệ hiện tại đã tương đối trưởng thành. Ngoài ra còn có khá nhiều trường đại học, cơ quan nghiên cứu khoa học trong nước và một số doanh nghiệp lớn đã phát triển thành công nhiều loại sợi dẫn điện hữu cơ và sợi dẫn điện màu trắng.
Chẳng hạn như: sợi dẫn điện polyester kim loại mạ -mạ, niken{1}}, sợi acrylic dẫn điện iodua đồng, sợi dẫn điện làm từ sợi pha trộn polyester iodua đồng, sợi tổng hợp cacbon đen, v.v. Về công nghệ sản xuất sợi dẫn điện màu trắng, các công ty trong nước đã phát triển thành công công nghệ sợi loại đảo, v.v. Nhìn chung, vẫn còn một khoảng cách nhất định với trình độ tiên tiến của nước ngoài như chất lượng và độ ổn định của sản phẩm.
