常用纺织材料是电的不良导体 ,在生产加工及服装穿着过程中 ,由于接触和摩擦造成电荷在织物表面的转移和积累,从而产生静电现象, 导致生产加工的不便 ,影响服用的美观和舒适性。精纺毛织物作为高档纺织面料 ,存在较严重的静电现象, 因此,提高毛织物的抗静电性能 ,一直以来都是毛精纺企业面临的重要课题之一 。目前 ,生产实践中常用的方法主要是添加抗静电纤维或导电纤维, 或利用抗静电整理剂对纺织品进行抗静电整理。前一种方法色泽单调, 适用于工作服之类的面料加工 ,后一种方法广泛 适用于解 决各种毛 织物的静电 问题。
织物抗静电整理的基本原理及方法包括 :减少静电的产生 ;加快静电的泄漏;造成使静电能够中和的条件。抗静电剂的作用机制一般认为是抗静电剂能够形成导电性的连续膜 ,赋予纤维表面一定的吸湿性与离子性 ,达到抗静电的目的 。抗静电剂分为暂时性和耐久性 2 类 ,耐久性抗静电剂经受 20 次以上的洗涤仍能保持较好的抗静电效果。
本文采用不同抗静电剂对毛织物进行整理 ,比较抗静电整理的效果 , 筛选出适用于毛织物的抗静电剂 ,并研究了环境湿度及工艺条件对抗静电整理效果的影响, 以期为抗静电精纺毛产品的开发与生产提供参考依据。

一、实验部分
1、实验材料与设备
实验材料 :精纺毛织物(山东如意集团提供 ,2 1右斜纹组织, 260 g m
2);抗静电剂 Ciba 欧特菲Ciba 公司), FK-312 毛用抗静电剂 , 阴离子抗静电剂1214PK(中国纺织科学院), 两性抗静电剂甜菜碱, 阳离子抗静电剂 1227(天津工业大学), 抗静电剂1 ,抗静电剂 2(山东如意集团)共7 种不同类型的抗静电整理剂, 均为商品制剂。
实验设备:NM-450 气压实验轧液机(日本);DK-5E 针板拉幅式焙烘机(日本);干湿平衡器;S-5109型静电半衰期测试仪(日本)。
2、实验方法
①、整理方法
实验中织物采用二浸二轧 ※100 ℃烘干 ※焙烘整理工艺, 其中焙烘温度根据所用整理剂的最适焙烘温度确定,不同织物的整理工艺条件。
②、皂洗方法
为衡量抗静电整理的牢度 ,特对整理后织物进行耐洗性测试, 根据 JISL0217 —103 《日本洗涤标准》来实施 。使用中性洗涤剂, 在家用双缸洗涤机的标准水流下洗涤、晾干 , 反复 20 次(为防止织物变形 ,将其装入自行缝制的涤纶布袋中进行洗涤)。其中1 ～ 8 号试样皂洗后的试样编号分别记作 1′～ 8′。
③、测试方法
根据标准 FZ T 01042 —1996《纺织材料静电性能静电半衰期的测定》 ,测定整理后织物的静电半衰期, 半衰期越短, 抗静电效果越好。整理后织物置于干湿平衡器中, 在20 ℃, 30 %相对湿度条件下平衡48 h ;采用静电半衰期法测试不同整理剂整理后织物的抗静电效果。

二、实验结果与分析
1、不同抗静电剂整理效果的比较
描述了经过不同抗静电剂整理后织物的静电半衰期 。由图可见 ,整理后 2 , 3 和 5 号试样的静电半衰期较小,电荷导泄速度较快,不容易引起电荷累积,具有较好的抗静电效果,其中 5 号试样经皂洗后静电半衰期明显增大, 抗静电效果明显减弱 。 2号试样所用的 Ciba 欧特菲整理剂为非离子型抗静电剂,是亲水性聚合物与聚硅氧烷的复配物乳液 ,经整理后亲水性聚合物组分能够在羊毛纤维表面形成亲水性膜,聚硅氧烷组分形成网状交联聚合物, 二者相辅相成,既能产生良好的抗静电效果,又能保证一定的耐久性 。 3 号试样所用的 FK-312 毛用抗静电剂为阳离子型抗静电剂 , 能够在织物表面形成阳离子导电膜,加速电荷导泄,同时其成分为高分子聚合物 ,与毛纤维之间具有很好的亲和力 ,整理后在纤维表面形成网状交联聚合物, 具有较好的耐久性, 适用于毛织物。 5 号试样所用的抗静电剂为甜菜碱((CH3)3N+CH2COO-),其分子结构的特点是具有带正电荷的季铵离子和带负电荷的裸露羧基,能够在纤维表面形成定向吸附 ,疏水的部分朝向纤维表面 ,降低纤维表面的摩擦因数 , 亲水的羧基朝向空气 ,与大气中水分子缔合形成连续湿膜,加速电荷导泄 ,但其为分子质量较小的表面活性剂,整理剂与纤维之间亲和力小, 整理后只能在纤维表面形成暂时性的吸附层 ,经洗涤后吸附层很容易被破坏,抗静电效果很快消失 。其他抗静电整理剂的效果较差, 不适合用于毛织物的抗静电整理。
由此可知 ,良好的耐久性抗静电剂必须与纤维之间存在较好的亲和力 , 能够在织物表面形成牢固的结合。本文实验所用的抗静电剂中 ,Ciba 欧特菲和FK-312 毛用抗静电剂是适用于毛织物的具有较好抗静电效果的耐久性抗静电剂 ,甜菜碱只适用于对毛织物进行暂时性抗静电整理, 用于织物的加工 、运输及储存过程 。
2、整理剂用量对抗静电性能的影响
为研究织物在不同整理剂用量和不同焙烘温度条件下的抗静电性能 ,获得良好的抗静电整理工艺 ,对抗静电效果优异的整理剂究了其用量与静电半衰期、焙烘温度与静电半衰期的关系。整理后织物置于干湿平衡器中, 在20 ℃, 30 %相对湿度条件下平衡48 h ,采用静电半衰期法分别测试了 3 种抗静电剂在不同整理工艺参数下织物的抗静电效果。图2 示出抗静电剂 Ciba 欧特菲 、FK-312 毛用抗静电剂、两性抗静电剂甜菜碱 3 种整理剂的用量与静电半衰期的关系。由图可见 , 整理剂的质量浓度对整理后织物的抗静电性能有明显的影响。整体而言,整理剂质量浓度较低时 ,随着浓度的增加, 整理后织物的静电半衰期逐渐缩短 , 抗静电性能逐渐提高,当整理剂质量浓度增加到一定程度时,继续增加整理剂用量,抗静电效果不会增加 ,同时导致整理后织物变涩变硬, 手感明显下降 ;因此 ,合适的整理剂用量 ,对于整理后毛织物的综合性能具有重要意义 。由图可知 ,整理剂抗静电剂 Ciba 欧特菲、FK-312 毛用抗静电剂及两性抗静电剂甜菜碱的最佳使用质量浓度分别为 40 、70 、30 g L 。该用量不仅能保证整理后织物具有优良的抗静电性能 , 也能确保织物的手感不受影响。
3、焙烘温度对抗静电性能的影响
图3 示出织物抗静电整理过程中焙烘温度对织
物抗静电性能的影响 。可以看出, 经 Ciba 欧特菲整理的织物,其抗静电性能随焙烘温度的升高而下降;经 FK-312 整理的织物, 半衰期随焙烘温度的升高开始变化不大 ,而后逐渐增大 ;而非耐久性整理剂甜菜碱的抗静电性能随温度变化不大 。这主要是因为,耐久性整理剂与纤维的交联结合需要一定的焙烘温度 ,但温度的升高会破坏毛纤维的细微结构,增加纤维的拒水性 ,影响到抗静电性能 。甜菜碱分子较小,与羊毛纤维的定向吸附作用在 100 ℃烘干过程中即可实现 ,且受温度的影响不大。综上可见 ,在保证整理剂耐久性的前提下 , 应尽可能降低焙烘温度或避免焙烘过程 ,以获得良好的整理效果 ,减少对毛纤维的损伤 , 同时节能减耗 , 降低生产成本 , 因此, 确定Ciba 欧特菲整理剂 、FK-312 毛用抗静电剂及甜菜碱的最佳焙烘温度分别为 120 、130 、100 ℃。
4、环境湿度对抗静电性能的影响
环境湿度对织物的抗静电性能具有很大的影响 ,环境中水分的含量能够影响织物表面亲水性薄膜的形成 ,从而影响织物表面电荷的导泄速度。研究不同湿度条件下织物的抗静电性能, 具有重要意义 。本文分别研究了 3 种抗静电整理剂整理后织物的平衡湿度与静电半衰期的关系 。整理后织物置于干湿平衡器中, 在20 ℃, 不同湿度条件下平衡48 h ,采用静电半衰期法测试抗静电效果。
出湿度对整理后织物抗静电性能的影响 。可以看出,随着湿度的增加 ,织物的静电半衰期明显缩短 ,抗静电效果明显提高。这主要是因为随着环境湿度的增加 ,织物吸收的水分子增多,在织物表面形成水膜,导电速率加快,同时空气中的电解质杂质溶解在水膜中 ,进一步加快了电荷的导泄速率,因此,冬 、春季节, 气候干燥 ,对织物的抗静电能力要求较高 ,而气候湿润的夏季则较少出现静电现象 。
无论在何种环境湿度下 ,应用甜菜碱整理的试样均具有良好的抗静电效果 。因为甜菜碱为两性抗静电剂 ,分子中的季铵离子和羧基基团均可缔合大气中的水分子, 因而其抗静电效果对环境湿度具有较好的适应性, 即使在相对干燥的环境中也能起到较好的作用。另外 2 种抗静电剂分别为非离子和阳离子型, 对水分子的结合能力相对较弱 ,对环境湿度的依赖性更为明显 。如果将甜菜碱抗静电整理剂与其他耐久性抗静电剂联合使用, 则既可防止织物在干燥天气贮存过程中产生的静电吸尘现象,也可使整理的毛织物具有较好的耐久抗静电性能,适合于穿着和使用过程。同时, 这也为耐久性抗静电剂的开发提供了理论参考,如果能在与纺织纤维有亲和力的大分子上引入两性离子基团,将能够在保证抗静电剂耐久性的基础上极大地提高其抗静电效果,尤其是在空气干燥条件下的抗静电效果。

三、结 论
1)Ciba 欧特菲、FK-312 毛用抗静电剂及甜菜碱是适用于毛织物的较好的抗静电剂 。前 2 种具有良好的耐久性,适合毛织物的抗静电后整理;甜菜碱具有暂时性抗静电效果 ,只适于临时性抗静电整理, 耐洗涤效果不佳。
2)3 种整理剂的最佳整理工艺参数分别为 :Ciba 欧特菲整理剂质量浓度40 g L , 120 ℃焙烘1.5 min ;FK-312 毛用抗 静电剂 质量 浓度 70 g L ,130 ℃焙烘1.5 min ;甜菜碱整理剂质量浓度30 g L ,100 ℃烘干即可。
3)整理剂浓度 、整理温度 、整理后织物的使用环境湿度均为影响织物抗静电效果的重要因素。

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