Tahap pertama
Tahap perawatan permukaan serat atau kain dengan bahan antistatis higroskopis.
Air mempunyai daya hantar listrik yang sangat tinggi. Selama sejumlah kecil air diserap, konduktivitas polimer dapat ditingkatkan secara signifikan. Air dapat menyediakan media transfer muatan listrik dan mendorong pergerakan ion ke elektroda yang berlawanan, dan ketika air berkurang, air dapat diisi ulang dari atmosfer. Dengan menggunakan karakteristik air ini, serangkaian agen antistatis telah dikembangkan. Agen antistatik adalah surfaktan dengan gugus hidrofilik dan hidrofobik. Kelompok hidrofobik menunjuk ke permukaan bahan serat, teradsorpsi pada antarmuka fase, dan mengubah keadaan antarmuka fase; gugus hidrofilik menunjuk ke ruang angkasa, menyerap kelembapan di atmosfer.
Agen antistatis umumnya mempunyai efek berikut pada permukaan serat dan produknya:
1. Efek higroskopis: lapisan air monomolekul kontinu terbentuk pada permukaan bahan serat.
2. Efek pengurangan resistivitas: Lapisan air pada permukaan bahan serat meningkatkan koefisien dielektrik bahan serat, sehingga secara efektif mengurangi resistivitas permukaan.
3. Meningkatkan konduktivitas ion: meningkatkan konsentrasi ion pada permukaan bahan serat, dan meningkatkan konduktivitas ion (termasuk proton) dalam uap air.
4. Mempromosikan pembubaran elektrolit: menyediakan tempat untuk pelarutan karbon dioksida di udara dan elektrolit yang ada dalam bahan serat.
5. Netralisasi listrik: Ketika tanda muatan zat antistatis berlawanan dengan tanda muatan bahan serat, netralisasi listrik akan terjadi.
Keuntungan: pemrosesan yang mudah, biaya rendah, dan efek antistatis yang jelas.
Kekurangan: Kinerja antistatis sangat bergantung pada kelembapan lingkungan. Saat kelembapan rendah (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
tahap kedua
Tambahkan agen antistatis di dalam serat untuk memodifikasi serat.
Komponen bahan antistatik ditambahkan ke dalam polimer dasar, dicampur atau dikopolimerisasi dengan polimer dasar, dan metode pemintalan komposit digunakan untuk membuat serat antistatis komposit inti laut-pulau atau kulit-inti. Fase pulau atau inti adalah polimer yang mengandung zat antistatis, dan polimer dasar sebagai fase laut atau kulit adalah bagian utama serat, yang melindungi gugus hidrofilik polimer dan menjalankan fungsi dasar serat. Agen antistatis di dalam serat antistatis sebagian besar merupakan surfaktan polar atau ionik. Struktur molekulnya juga memiliki gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik. Gugus hidrofobik memiliki kesesuaian tertentu dengan polimer dasar, sedangkan gugus hidrofilik menjadikannya higroskopis.
Mekanisme antistatis serat antistatis: Gugus hidrofilik yang terkandung dalam zat antistatis di dalam serat dapat bermigrasi ke lapisan permukaan serat dan membentuk lapisan air. Lapisan air menyerap uap air di atmosfer untuk meningkatkan fungsi dielektrik serat, mengurangi ketahanan spesifik permukaan serat, dan mempercepat kebocoran muatan elektrostatis bersih.
Keunggulan: Karena zat antistatis berada di dalam polimer dasar, daya tahannya lebih baik.
Kekurangan: Fungsi zat antistatis bergantung pada higroskopisitasnya, yang bergantung pada kelembapan lingkungan. Di bawah kelembaban rendah (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
Tahap ketiga
Tahap pelapisan permukaan serat logam dan bahan konduktif.
1. Serat konduktif logam: Serat konduktif dibuat dengan menggunakan sifat konduktif logam yang sangat baik, menjadikannya serat konduktif paling awal dan sejati. Resistivitasnya bisa mencapai 10¯²-10¯¹ Ω · cm. Logam yang umum digunakan untuk serat logam adalah: baja tahan karat, tembaga, alumunium, nikel, emas, perak, dll. Saat ini yang paling banyak digunakan adalah serat baja tahan karat 304, 304L dan 316, 316L. Metode produksi utama adalah metode peregangan langsung. Batang kawat logam berulang kali diregangkan melalui cetakan untuk menghasilkan serat dengan diameter 4 hingga 10 μm (saat ini yang tertipis telah mencapai kurang dari 1 μm), dengan kekuatan putus 5 hingga 15 cN/dtex dan perpanjangan putus 3,0 hingga 5,0%. Serat baja tahan karat memiliki daya tahan yang sangat baik, konduktivitas termal, ketahanan lentur, ketahanan aus, dan proteksi radiasi. Jika kandungan serat logam lebih besar dari 0,5%, kain tersebut memiliki sifat antistatis tertentu. Jika kandungan serat logamnya 2 hingga 5%, kain tersebut memiliki sifat antistatis yang baik. Ketika kandungan serat logam lebih besar dari 8%, kain tersebut tidak hanya memiliki sifat antistatis, tetapi juga memiliki sifat pelindung gelombang elektromagnetik tertentu.
Kandungan serat logam dan sifat antistatis
Catatan: Konduktivitas listrik serat baja tahan karat meningkat seiring dengan meningkatnya kehalusan, bila kehalusan kurang dari 8μm, maka akan menurun dengan bertambahnya kehalusan. Kekurangan: seratnya kaku, kohesinya sedikit buruk, daya celupnya buruk, dan harga seratnya lebih tinggi.
2. Serat konduktif dilapisi pada permukaan bahan konduktif:
Serat ini diwakili oleh serat konduktif yang dilapisi permukaan karbon hitam-yang pertama kali dikembangkan oleh perusahaan BASF Jerman pada tahun 1960an. Metode produksinya adalah dengan melapisi dan mengikat logam, karbon, polimer konduktif dan zat konduktif lainnya pada permukaan serat biasa melalui metode fisik dan kimia. Komponen konduktif serat ini tersebar pada permukaan serat, sehingga efek antistatisnya baik, namun dalam proses penggunaannya bahan konduktif mudah rontok sehingga kinerja konduktifnya hilang.
Tahap keempat
Tahap serat konduktif komposit.
Pada tahun 1975, DuPont menggunakan teknologi pemintalan komposit untuk membuat serat konduktif komposit yang mengandung inti konduktif karbon hitam-Antron (Antron III). Hasilnya, perusahaan serat kimia besar telah memulai penelitian dan pengembangan serat komposit yang menggunakan karbon hitam sebagai komponen konduktif. Monsanto telah mengembangkan serat konduktif berdampingan, Japan Bell Textile telah mengembangkan serat konduktif nilon, Unijica, Kuraray dan Toyobo berturut-turut mengembangkan serat konduktif komposit. Selama periode ini, serat konduktif komposit karbon hitam telah berkembang pesat. Pada akhir tahun 1980an, produksi tahunan Jepang mencapai 200 ton. Karena serat konduktif komposit karbon hitam menggunakan karbon hitam sebagai komponen konduktif, serat biasanya berwarna hitam abu-abu, yang membatasi ruang lingkup penerapannya.
Munculnya serat konduktif komposit karbon hitam telah mendorong pengembangan dan produksi kain antistatik bertatahkan.
Tahap kelima
Tahap perkembangan pemutihan serat konduktif.
Pada tahun 1980an, penelitian pemutihan serat konduktif dimulai. Metode yang umum adalah dengan menggunakan sulfida, iodida, atau oksida logam seperti tembaga, perak, nikel, dan kadmium untuk mencampur atau memutar komposit dengan polimer biasa untuk membuat serat konduktif. Misalnya, serat konduktif yang terbuat dari lapisan konduktif CuS melalui reaksi kimia; serat konduktif T-25 yang dibuat oleh Perusahaan Teijin dan mengandung CuI; serat konduktif yang mengandung Zn0 yang dibuat oleh Perusahaan Zhongfang; perusahaan seperti Unijka juga membuat serat konduktif berwarna putih. Kinerja serat konduktif putih yang menggunakan senyawa logam atau oksida sebagai bahan konduktif tidak sebaik serat konduktif komposit karbon hitam, namun penerapannya tidak dibatasi oleh warna.
Tahap keenam
Tahap R&D serat konduktif polimer
Serat konduktif polimer adalah serat konduktif polimer intrinsik yang dibuat dengan doping bahan polimer. Seperti polipirol, politiofena, polianilin dan bahan polimer lainnya. Polimer konduktif intrinsik ini memiliki konduktivitas tinggi (hingga 10¯³~10¯²s/cm).
Beberapa kemajuan menggembirakan telah dicapai dalam penelitian bahan-bahan tersebut. Namun masih terdapat beberapa kesulitan dalam penerapan praktisnya, terutama karena kinerja pemrosesan yang buruk. Selain itu, penelitian tentang superkonduktivitas polimer di dalam dan luar negeri juga sedang dilakukan. Penelitian tentang tekstil cerdas informasi elektronik juga sedang berlangsung.
Penelitian dan pengembangan serat konduktif dalam negeri relatif terlambat. Pada 1980-an, produksi serat logam dan serat karbon dalam negeri dimulai, tetapi hasilnya kecil. Sebagian besar serat konduktif yang dibutuhkan diimpor. Penelitian dan pengembangan serat logam dalam negeri yang paling awal adalah lembaga penelitian ilmiah seperti Institut Pertambangan dan Metalurgi Lanzhou dan beberapa perusahaan, seperti pabrik 540 di Xinxiang. Penelitian dan pengembangan serat konduktif komposit karbon hitam dalam negeri meliputi Institut Penelitian Tekstil Wuxi dan Yousi Tekstil China dari Akademi Ilmu Tekstil. Teknologi saat ini sudah relatif matang. Cukup banyak juga universitas dalam negeri, lembaga penelitian ilmiah dan beberapa perusahaan besar yang berhasil mengembangkan berbagai serat konduktif organik dan serat konduktif putih.
Seperti: serat konduktif poliester-berlapis tembaga,-logam berlapis nikel, serat akrilik konduktif tembaga iodida, serat konduktif yang terbuat dari benang campuran poliester tembaga iodida, serat komposit karbon hitam, dll. Dalam hal teknologi produksi serat konduktif putih, perusahaan dalam negeri telah berhasil mengembangkan teknologi serat tipe pulau-dan sebagainya. Secara umum, masih terdapat kesenjangan tertentu dengan tingkat luar negeri yang maju, seperti kualitas dan stabilitas produk.
