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摘 要：采用导电炭黑锦纶复合长丝嵌织法制备成涤纶抗静电织物。研究导电丝含量、组织结构、导电复合丝类型及嵌入方式对织物抗静电性能的影响规律。结果表明：随着导电丝含量增大，织物的抗静电性能迅速提高，然后趋于平稳；缎纹织物较平纹、斜纹织物拥有更好的抗静电性能；DTY型导电复合丝织物较FDY型导电复合丝织物的抗静电性好；导电复合丝经纬向双向嵌入较经向单向嵌入的织物抗静电性更好。
关键词：抗静电织物；导电丝；设计；性能
中图分类号：TS105.1
文献标志码：A
文章编号：1009-265X（2018）06-0043-04
Abstract：The conductive polyamide composite filaments filled with carbon black were embedded into the polyester antistatic fabric. The influence rules of conductive filament content， weave structure， the types of conductive composite filament and embedding way on the antistatic properties of fabric were studied. The results showed that the antistatic properties of the fabric improve rapidly and then tend to be stable with the increase of the conductive filament content. The satin weave fabric has better antistatic properties than the plain weave fabric and twill weave fabric. The DTY conductive composite filament fabric has better antistatic properties than the FDY conductive composite filament fabric. The antistatic properties of longitude and latitude embedded conductive composite filament fabrics are better than that of longitude one-way embedded conductive composite filament fabric.
Key words：antistatic fabric； conductive filament； design； performance
纺织品在使用过程中，易因摩擦和感应产生静电，不仅影响外观和舒适性，对人体健康有害，严重时还会引发机器故障和危险事故[1]。因此，开发具有优良抗静电性能的纺织品越来越受到人们的重视。目前抗静电织物主要通过抗静电剂后整理法、吸湿性纤维混纺法、导电纤维混纺或嵌织等方法获得[2]。而导电纤维混纺或嵌织法制得的织物，其抗静电作用不受环境温湿度影响，具备优良的耐久性和服用性能，生产成本较低，在实际开发和应用中更为常见[3]。如姚桂珍等[4]采用炭黑复合型导电长丝制得抗静电高档精纺面料，能有效地消除生产及服用中的静电干扰，产品穿着舒适，耐洗涤、耐摩擦；蔡永东等[5]开发的抗静电格子绸，应用于电子行业的工作服，具有较好的消除静电和防尘效果。
涤纶织物坚牢挺括、易洗易干，具有免烫和洗可穿性，但吸湿性差，易产生静电现象[6]。本文以普通涤纶为基体织物，嵌织导电炭黑锦纶复合长丝，探讨导电丝含量、组织结构、导电复合丝类型及嵌入方式对涤纶织物抗静电性能的影响，以掌握该类抗静电织物设计的一般规律，为抗静电织物开发提供研究支撑。
1 试 验
1.1 试验原料
选择105.6 dtex普通涤纶长丝为试验样品的基础经、纬纱。导电长丝编号为PF401，是以PA6为芯层，碳黑导电母粒为皮层的皮芯复合结构，导电母粒添加比为27%。C1导电复合丝由PET DTY与导电长丝复合，C2导电复合丝由PET FDY与导电长丝复合，原料由凯泰特种纤维科技有限公司提供，其规格与特点如表1所示。
1.2 试样与制备
设计导电丝含量、组织结构、导电复合丝类型及嵌入方式不同的抗静电织物，在SGA598型全自动剑杆织样机上织造，上机经纬密为280根/10 cm×280根/10 cm，试样结构参数见表2所示。
1.3 织物抗静电性能测试
根据GB/T 12703《纺织品 静电性能的评定》，对织物可通过静电压半衰期、电荷面密度、电荷量、电阻率、摩擦带电电压、纤维泄露电阻、动态静电压等测试完成织物抗静电性能评价。在本试验中采取静电半衰期评价织物的抗静电性能[7-8]，依照GB/T 12703.1—2008《紡织品 静电性能的评定 第1部分：静电压半衰期》，测试条件为：温度（20±2）℃，相对湿度（35±5）%，试样尺寸为45 mm×45 mm，采用YG（B）342E型织物感应式静电仪测试试样的静电压衰减的半衰期，每组试样测试10次取平均值，以半衰期为评价织物抗静电性能指标。
2 结果与讨论
2.1 导电丝含量对织物抗静电性影响
根据纱线配置方式与下机参数可计算出导电丝质量含量。织物的导电丝含量对静电压衰减周期的影响规律如图1所示。由图1可知，织入导电丝织物的试样衰减周期均小于未织入导电丝的试样，表明嵌织导电长丝能够改善涤纶织物的抗静电性。当导电长丝的含量由0逐渐增加到2%，织物的衰减周期显著下降；当导电长丝的含量由2%继续增加时织物的衰减周期趋近平稳。织物单位面积内的导电丝含量增加，静电逸散的通道增加，电荷逸散的速度加快，因此织物的衰减周期减小[9]。但试样的静电积聚量是一定的，当导电丝含量超过一定范围后，试样的衰减周期不再下降[10]。 抗静电织物的衰减周期与导电丝含量的关系，可用式（1）的函数进行拟合。
y=0.890 5+0.240 25e-x/0.833 67（1）
式中：x为自变量，表示织物中导电丝的含量（%）；y为因变量，表示织物静电压衰减周期（s），该拟合函数的相关系数为0.975 85，表明该拟合函数能较好的反映织物抗静电性能与导电纤维含量的规律。
2.2 织物组织结构对织物抗静电性影响
织物组织结构对织物静电压衰减周期的影响规律如图2所示。由图2可知，衰减周期受织物组织结构变化的影响，在织造工艺条件及织物结构参数相同下，平纹织物的衰减周期最大，斜纹次之，缎纹组织的衰减周期最小，表明缎纹组织结构的织物较平纹、斜纹组织结构的织物具有较好的抗静电性。缎纹织物抗静电性能较好的原因可能是缎纹组织的经纬交织点少，结构较蓬松，使导电长丝裸露在织物表面的程度增加，静电泄漏的连续通道延长，有利于电荷的传递和逸散，从而使得织物衰减周期减小，织物的抗静电性能改善[11-12]。
2.3 导电复合丝类型对织物抗静电性影响
导电复合丝类型对织物静电压衰减周期的影响规律如图3所示。由图3可知，DTY型复合导电丝织物的静电衰减周期小于FDY型复合导电丝织物。织物的抗静电性能与导电丝的电阻率有关，导电丝的电阻率越小，导电性能越好，织物的抗静电性能越高，正如表1所示，DTY型复合导电丝的电阻率较FDY型复合导电丝的电阻率小，故DTY型复合导电丝织物的抗静电性相对较好。
而造成DTY型复合导电丝的电阻率较FDY型复合导电丝的电阻率小的原因可通过观察两种复合丝中的导电丝扫描电镜图加以验证，如图4所示。由图4可知，在DTY型复合丝中导电丝表面有突起的细小颗粒，主要是因复合网络加工过程导致导电丝皮层的炭黑母粒重新聚集分布，形成不均匀的细小颗粒凸起；FDY型复合导电丝中的导电丝表面较光滑，不受加工过程的影响。因此，根据尖端放电原理，长丝表面的尖锐程度越大，导电性能越好，通过电阻率分析可知，DTY导电复合丝的电阻率小于FDY型复合导电丝，因此DTY型导电炭黑复合丝导电性能较好[13-14]。
2.4 导电复合丝嵌入方式对织物抗静电性影响
在导电丝含量相等的情况下，分别在织物经向嵌入导电丝和经纬向（网状）嵌入导电丝，对织物静电压衰减周期的影响规律如图5所示。由图5可知，只在经向嵌入导电长丝的织物虽然也具有一定的抗静电性能，但是在等含量下，采用经纬向（网状）交织方式的导电丝织物具有更好的抗静电性。当织物中导电长丝含量一定时，从单向织入的导电丝只能产生单向电荷逸散通道，而网状交织的织物产生双向电荷逸散通道，形成回路，从而能使织物具有优越的抗静电性能[15-16]。
3 结 论
导电丝对涤纶织物的抗静电改善具有良好作用，一定范围内，导电长丝的含量增加，织物的抗静电性能提高，但含量继续增大时，织物抗静电性趋于平稳；对平纹、斜纹、缎纹涤纶织物而言，缎纹组织结构的涤纶织物具有更好的抗静电性能；导电复合丝的类型对织物的抗静电性能产生影响，DTY型导电复合丝织物较FDY型导电复合丝织物具有更优的抗静电性；导电丝网状嵌入较经向嵌入织物，具有更好的抗静电性能。
参考文献：
[1] 程隆棣.静电的起因及滤料抗静电的研究[J].纺织科学研究，1998（1）：46-49.
[2] 伏广伟，贺显伟，陈颖.导电纤维与纺织品及其抗静电性能测试[J].纺织导报，2007（6）：113-114.
[3] 王鹏，张瑜，陈彦模.复合型导电纤维的制备及其开发现状[J].合成纤维，2004（增刊）：18-20.
[4] 姚桂珍，李玉梅，高建萍，等.抗静电高档精纺面料的开发[J].毛纺科技，2004（2）：47-49.
[5] 蔡永东，陈志华.抗静电格子绸的设计与生产[J].丝绸，2005（12）：14-16.
[6] 桂在斌.抗静电涤纶的开发现状与展望[J].合成技术及应用，2005，20（1）：30-33.
[7] 海勇，韩衍英，王肖，等.纺织品防静电性能评价方法的差异性探讨[J].中国纤检，2017（3）：84-87.
[8] 伏广伟，贺显伟，陈颖.导电纤维与纺织品及其抗静电性能测试[J].纺织导报，2007（2）：112-114.
[9] 陈伟，郭静.抗静电涤纶的研究及发展[J].聚酯工业，2007，20（2）：5-7.
[10] UKRAINTSEVA S V， NIKITIN A A， AKOPOVA V I， et al. Electrophysical properties of antistatic yarns[J]. Fiber Chemistry，1992，23（3）：224-226.
[11] 黃晓，梅唐虹.织物抗静电性能影响因素的探讨[J].棉纺织技术，2009，37（7）：402-405.
[12] 马洪才，马会英.有机导电纤维抗静电织物设计及性能测试[J].棉纺织技术，2003，31（11）：656-658.
[13] 李杰，史贤宁，吴鹏飞，等.碳黑型复合导电纤维的发展[J].非织造布，2008（3）：34-40.
[14] 延亚峰，宋春雨，曹敏悦，等.复合型导电纤维的制备及性能[J].高分子材料科学与工程，2016，32（6）：143-147
[15] 张昆，季志刚，葛明桥.锦纶抗静电织物导电性能和抗静电性能研究[J].上海纺织科技，2016，44（2）：20-23.
[16] 柳金发，赵华恩.嵌织式抗静电织物导电纤维配置方式探讨[J].纺织与服装，2009，8（1）：101-1041.
关键词：抗静电织物；导电丝；设计；性能
中图分类号：TS105.1
文献标志码：A
文章编号：1009-265X（2018）06-0043-04
Abstract：The conductive polyamide composite filaments filled with carbon black were embedded into the polyester antistatic fabric. The influence rules of conductive filament content， weave structure， the types of conductive composite filament and embedding way on the antistatic properties of fabric were studied. The results showed that the antistatic properties of the fabric improve rapidly and then tend to be stable with the increase of the conductive filament content. The satin weave fabric has better antistatic properties than the plain weave fabric and twill weave fabric. The DTY conductive composite filament fabric has better antistatic properties than the FDY conductive composite filament fabric. The antistatic properties of longitude and latitude embedded conductive composite filament fabrics are better than that of longitude one-way embedded conductive composite filament fabric.
Key words：antistatic fabric； conductive filament； design； performance
纺织品在使用过程中，易因摩擦和感应产生静电，不仅影响外观和舒适性，对人体健康有害，严重时还会引发机器故障和危险事故[1]。因此，开发具有优良抗静电性能的纺织品越来越受到人们的重视。目前抗静电织物主要通过抗静电剂后整理法、吸湿性纤维混纺法、导电纤维混纺或嵌织等方法获得[2]。而导电纤维混纺或嵌织法制得的织物，其抗静电作用不受环境温湿度影响，具备优良的耐久性和服用性能，生产成本较低，在实际开发和应用中更为常见[3]。如姚桂珍等[4]采用炭黑复合型导电长丝制得抗静电高档精纺面料，能有效地消除生产及服用中的静电干扰，产品穿着舒适，耐洗涤、耐摩擦；蔡永东等[5]开发的抗静电格子绸，应用于电子行业的工作服，具有较好的消除静电和防尘效果。
涤纶织物坚牢挺括、易洗易干，具有免烫和洗可穿性，但吸湿性差，易产生静电现象[6]。本文以普通涤纶为基体织物，嵌织导电炭黑锦纶复合长丝，探讨导电丝含量、组织结构、导电复合丝类型及嵌入方式对涤纶织物抗静电性能的影响，以掌握该类抗静电织物设计的一般规律，为抗静电织物开发提供研究支撑。
1 试 验
1.1 试验原料
选择105.6 dtex普通涤纶长丝为试验样品的基础经、纬纱。导电长丝编号为PF401，是以PA6为芯层，碳黑导电母粒为皮层的皮芯复合结构，导电母粒添加比为27%。C1导电复合丝由PET DTY与导电长丝复合，C2导电复合丝由PET FDY与导电长丝复合，原料由凯泰特种纤维科技有限公司提供，其规格与特点如表1所示。
1.2 试样与制备
设计导电丝含量、组织结构、导电复合丝类型及嵌入方式不同的抗静电织物，在SGA598型全自动剑杆织样机上织造，上机经纬密为280根/10 cm×280根/10 cm，试样结构参数见表2所示。
1.3 织物抗静电性能测试
根据GB/T 12703《纺织品 静电性能的评定》，对织物可通过静电压半衰期、电荷面密度、电荷量、电阻率、摩擦带电电压、纤维泄露电阻、动态静电压等测试完成织物抗静电性能评价。在本试验中采取静电半衰期评价织物的抗静电性能[7-8]，依照GB/T 12703.1—2008《紡织品 静电性能的评定 第1部分：静电压半衰期》，测试条件为：温度（20±2）℃，相对湿度（35±5）%，试样尺寸为45 mm×45 mm，采用YG（B）342E型织物感应式静电仪测试试样的静电压衰减的半衰期，每组试样测试10次取平均值，以半衰期为评价织物抗静电性能指标。
2 结果与讨论
2.1 导电丝含量对织物抗静电性影响
根据纱线配置方式与下机参数可计算出导电丝质量含量。织物的导电丝含量对静电压衰减周期的影响规律如图1所示。由图1可知，织入导电丝织物的试样衰减周期均小于未织入导电丝的试样，表明嵌织导电长丝能够改善涤纶织物的抗静电性。当导电长丝的含量由0逐渐增加到2%，织物的衰减周期显著下降；当导电长丝的含量由2%继续增加时织物的衰减周期趋近平稳。织物单位面积内的导电丝含量增加，静电逸散的通道增加，电荷逸散的速度加快，因此织物的衰减周期减小[9]。但试样的静电积聚量是一定的，当导电丝含量超过一定范围后，试样的衰减周期不再下降[10]。 抗静电织物的衰减周期与导电丝含量的关系，可用式（1）的函数进行拟合。
y=0.890 5+0.240 25e-x/0.833 67（1）
式中：x为自变量，表示织物中导电丝的含量（%）；y为因变量，表示织物静电压衰减周期（s），该拟合函数的相关系数为0.975 85，表明该拟合函数能较好的反映织物抗静电性能与导电纤维含量的规律。
2.2 织物组织结构对织物抗静电性影响
织物组织结构对织物静电压衰减周期的影响规律如图2所示。由图2可知，衰减周期受织物组织结构变化的影响，在织造工艺条件及织物结构参数相同下，平纹织物的衰减周期最大，斜纹次之，缎纹组织的衰减周期最小，表明缎纹组织结构的织物较平纹、斜纹组织结构的织物具有较好的抗静电性。缎纹织物抗静电性能较好的原因可能是缎纹组织的经纬交织点少，结构较蓬松，使导电长丝裸露在织物表面的程度增加，静电泄漏的连续通道延长，有利于电荷的传递和逸散，从而使得织物衰减周期减小，织物的抗静电性能改善[11-12]。
2.3 导电复合丝类型对织物抗静电性影响
导电复合丝类型对织物静电压衰减周期的影响规律如图3所示。由图3可知，DTY型复合导电丝织物的静电衰减周期小于FDY型复合导电丝织物。织物的抗静电性能与导电丝的电阻率有关，导电丝的电阻率越小，导电性能越好，织物的抗静电性能越高，正如表1所示，DTY型复合导电丝的电阻率较FDY型复合导电丝的电阻率小，故DTY型复合导电丝织物的抗静电性相对较好。
而造成DTY型复合导电丝的电阻率较FDY型复合导电丝的电阻率小的原因可通过观察两种复合丝中的导电丝扫描电镜图加以验证，如图4所示。由图4可知，在DTY型复合丝中导电丝表面有突起的细小颗粒，主要是因复合网络加工过程导致导电丝皮层的炭黑母粒重新聚集分布，形成不均匀的细小颗粒凸起；FDY型复合导电丝中的导电丝表面较光滑，不受加工过程的影响。因此，根据尖端放电原理，长丝表面的尖锐程度越大，导电性能越好，通过电阻率分析可知，DTY导电复合丝的电阻率小于FDY型复合导电丝，因此DTY型导电炭黑复合丝导电性能较好[13-14]。
2.4 导电复合丝嵌入方式对织物抗静电性影响
在导电丝含量相等的情况下，分别在织物经向嵌入导电丝和经纬向（网状）嵌入导电丝，对织物静电压衰减周期的影响规律如图5所示。由图5可知，只在经向嵌入导电长丝的织物虽然也具有一定的抗静电性能，但是在等含量下，采用经纬向（网状）交织方式的导电丝织物具有更好的抗静电性。当织物中导电长丝含量一定时，从单向织入的导电丝只能产生单向电荷逸散通道，而网状交织的织物产生双向电荷逸散通道，形成回路，从而能使织物具有优越的抗静电性能[15-16]。
3 结 论
导电丝对涤纶织物的抗静电改善具有良好作用，一定范围内，导电长丝的含量增加，织物的抗静电性能提高，但含量继续增大时，织物抗静电性趋于平稳；对平纹、斜纹、缎纹涤纶织物而言，缎纹组织结构的涤纶织物具有更好的抗静电性能；导电复合丝的类型对织物的抗静电性能产生影响，DTY型导电复合丝织物较FDY型导电复合丝织物具有更优的抗静电性；导电丝网状嵌入较经向嵌入织物，具有更好的抗静电性能。
参考文献：
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