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如何让合成革抗静电?

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:由此可见,开发具有抗静电功能的合成革制品对于合成革安全生产及维护消费者健康水平、提升消费者穿着体验意义重大。目前,可用于制造抗静电合成革的方法主要有以下几种:①表层涂覆,即在合成革的表层涂覆各种抗静电剂。然而,外涂覆的抗静电剂分子容易脱落、损失,其稳定性和作用持久性欠佳。这种方法解决了表面涂覆法抗静电功能持久性欠佳的缺陷,目前在合成革工业中已被广泛使用。

如何让合成革抗静电?

普通聚氨酯弹性体材料的体积电阻率较大(一般为1013~1015Ω·cm),相对来说电绝缘性能好,在使用过程中易通过摩擦产生静电,而静电的积累容易在合成革生产过程中导致火灾,严重时会发生爆炸;与此同时,静电的存在还会影响合成革后续整理。在合成革的穿用过程中,虽然摩擦导致的放电引起的电击能量较小,但也会造成许多干扰,在一些特殊场合甚至会造成重大伤害。例如,当合成革涂层与人体皮肤所带电荷极性不同时,会造成服装相互纠缠现象,引起穿用着肢体不适感。与此同时,静电还会对人体生理平衡和人的情绪产生影响:短时间的静电干扰会对人的皮肤产生刺激导致皮肤瘙痒;长时间静电干扰会使人体的血糖浓度升高,血液中钙和维生素C含量下降,导致人们出现焦躁、头痛、胸闷、咳嗽等不良反应,甚至还会引发支气管哮喘和心律失常。由此可见,开发具有抗静电功能的合成革制品对于合成革安全生产及维护消费者健康水平、提升消费者穿着体验意义重大。

目前,可用于制造抗静电合成革的方法主要有以下几种:

①表层涂覆,即在合成革的表层涂覆各种抗静电剂。工业上常使用的抗静电剂多属于表面活性剂。在材料的表面,抗静电剂分子中的亲油基团一般易与聚合物结合,而亲水基团可在聚合物表面吸附水分子形成一层肉眼无法看到的水膜,此水膜层面向空气排列,为电荷向空气的传导提供条件。同时,吸附的水分子还有利于离子型抗静电剂的电离。除此之外,抗静电剂的平滑性会降低材料表面的摩擦因数,从而减少了静电积聚的可能性。然而,外涂覆的抗静电剂分子容易脱落、损失,其稳定性和作用持久性欠佳。

②在合成革涂层中内加抗静电剂,一般以季铵盐类和磷酸醋类的抗静电剂为主。这类抗静电剂的主要优点是与聚氨酯具有适宜的互溶性,并有较强的附着力,而且闪点高,毒性小,但此类抗静电剂的热稳定性与其他抗静电剂相比偏低。这种方法解决了表面涂覆法抗静电功能持久性欠佳的缺陷,目前在合成革工业中已被广泛使用。阳离子表面活性剂——季铵盐类是最常使用的一类抗静电剂。(www.xing528.com)

③在合成革涂层中加入一些导电填料,以降低材料电阻,使产生的静电荷能够尽快地传导释放出去。目前广泛使用的导电填料有炭黑(CB)、石墨烯、铜粉等。导电炭黑是一种比较有效的填料型抗静电剂,其本身是天然的半导体,体积电阻率仅为0.1~10.2Ω·cm,价格低廉且导电效果持久,但填充量比较大,对材料的物理力学性能影响比较大,外观也比较单一,只能为黑色。石墨烯比导电炭黑具有更低的渗流阈值和更稳定的导电性,用量低,高效。在导(静)电涂层中添加少量石墨烯,可提高涂层的导电性和抗静电性能[113]。石墨烯添加量过少时,不足以导电,当添加量为0.4%时,涂膜的导电性明显增强。利用铜粉等金属填充聚氨酯材料,也可提高其抗静电性能,因为金属本身是一种优良导体。一般金属填充材料的导电机理主要是跃迁机理,而且一般来说金属粒子的直径越大,其跃迁机理就越重要。此外,还可采用金属氧化物和无机盐填充聚氨酯合成革涂层,但存在导电效果不够理想且对材料的物理力学性能影响较大等缺点。

④使用本征导电高分子(如聚苯胺)改性聚氨酯合成革涂层。这种方法可以克服炭黑、铜粉等导电填料使聚氨酯涂层力学性能下降的缺陷,还具有较好的永久性抗静电性能,但需要解决导电高分子与聚氨酯的相容性问题。此外,本征导电高分子材料还存在很多缺点,例如材料本身刚度大,成型困难,导电率分布范围较窄以及生产成本较高等,使其使用价值非常有限。但是将本征导电高分子与聚氨酯等高分子材料复合后,经过分散复合、层积复合等方式处理后得到的复合物,不仅具有导电功能,并且可根据需要在较大范围内调节材料的物理力学性能。

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