阳离子表面活性剂用于消除涤纶纤维静电

0 引 言 涤纶是当前应用最广泛的一种合成纤维,它具有强度高、弹性好刚性大等优越的物理机械性能及耐酸、耐腐蚀性,但涤纶分子间是由共价键结合,既不能电离,也不能传递电子,容易产生和积聚电荷,再加上涤纶纤维中极性基团很少,疏水性大,因此,电荷散逸困难,不可避免地要产生静电。在20℃相对湿度65%时,它的比电阻率1012～1013Ω/cm,这样大的电阻所产生的静电使纤维容易起毛,甚至起球、吸灰、玷污,用其制作的服装太贴身,使人感觉不舒服,在大规模集成电路等一些现代化工业的研究和生产过程中,也往往由于操作人员服装上带有静电荷而易沾上灰尘,造成电路短路,元件击穿,精密仪器误动作,甚至失灵等情况,大大降低了集成电路的制成率,使得集成块的集成度提高不大。因此,要保证生产的正常进行,静电的消除就显得非常重要。 涤纶消除静电的方法有许多种,这里讨论的方法是常见的抗静电剂法,即用抗静电剂对纤维及其织物表面处理,降低纤维的比电阻,从而提高涤纶的抗静电性,以消除静电。抗静电剂大多数为表面活性剂,它具有极性基团,可以吸湿,使聚合体的表面电阻减小,加快静电荷的散逸。目前,抗静电剂品种很多,按离子型分类法,主要有阴离子型、阳离子型、两性及非离子型四种抗静电剂。其优缺点如下: 阴离子抗静电剂应用最广泛,但如何针对不同种类的纤维确定烷基数及中和剂等工作十分复杂。 阳离子抗静电剂对纤维的吸附性最强,因此,显示出最好的抗静电效果,尤其作为纤维制品的抗静电剂,不仅抗静电性好,而且使纺织产品手感得到明显地改善。 两性抗静电剂,其效果可与阳离子抗静电剂媲美,但价格昂贵,故目前使用范围不大。非离子型抗静电剂,在一般湿度下抗静电效果一般,但在低湿度情况下却显露出明显的抗静电效果。 1 阳离子表面活性剂的抗静电原理 阳离子表面活性剂带有正电荷,而大多数纤维表面带有负电荷,由于相反电荷中和,抗静电效果比阴离子型和非离子型好,此外,它还能在纤维表面形成憎水性油膜,降低纤维的摩擦系数,显示出柔软平滑效果。以季胺盐为例,它是由亲水基团和疏水基团所组成的。其疏水基结构与阴离子表面活性剂相似,疏水基和亲水基的连接方式也很类同,即除亲水基直接连在疏水链上外,往往还通过酯、醚、酰胺等形式来连接,但溶于水时,其亲水基呈现正电荷(其亲水基团主要为碱性氮原子,也有磷、硫、碘等)。由于其极强的吸附能力,容易在基体表面上形成亲油性膜及产生阳电性,故广泛用作纺织品的柔软剂及抗静电剂等(前者是由于亲油性膜的形成而使纺织品有憎水的作用以及能显著地降低纤维表面的静摩擦系数,从而使纤维具有良好的平滑性,而后者则是阳电性作用的表现)。对于通常带有负电荷的纺织品来讲,它的吸附能力比阴离子和非离子强。正是这种特殊性质决定了阳离子表面活性剂在抗静电领域的特殊价值。 2 季胺盐类抗静电剂性能的改善 为了使抗静电剂具有更优越的性能,在加入阳离子表面活性剂的基础上,如果加入适量的吐温型非离子表面活性剂及其它组分,其中吐温-80的溶解性能较好,同时,还具有良好的耐热性,乳化性及一定的抗静电效果,可以使纤维的静摩擦系数降低,同时也具备了较好的抱合集束性。乙二酸四乙酸二钠和聚乙二醇主要作为分散和软化添加剂加入其中,以改善抗静电剂的一些辅助性能。 经过多次筛选,使用十二烷基三甲基溴化铵和吐温-80作为涤纶主要抗静电剂成分,效果要比没加入添加成分好。(王宇明 任秀艳 李晓玲) 参考文献:[1] 董纪震,吴宠仁,陈雪英 合成纤维生产工艺学[M].北京:纺织工业出版社,1989 [2] 余肇铭,张守中,眭伟民 纺织有机化学[M] 上海:上海交通大学出版社,1985