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表面活性劑及其它親水性物質(zhì)可以作為纖維的抗靜電劑。紡絲油劑主要采用表面活性劑作為抗靜電劑,其中陰離子型表面活性劑因其通用性好、價(jià)格低廉而最受歡迎。在織物后整理中陽離子型抗靜電劑以其很好的抗靜電效果、優(yōu)良的柔軟和殺菌作用而得到了廣泛應(yīng)用。近年來,含氟、含硅和高分子類的特殊表面活性劑也發(fā)展成為抗靜電劑。
為了適應(yīng)纖維工業(yè)抗靜電和耐洗滌的需要,人們還發(fā)展了一類與纖維表面結(jié)合牢固不易逸散、耐磨和耐洗滌的耐久性抗靜電劑。它們可以在纖維的表面形成堅(jiān)韌的有較強(qiáng)附著力的附著層,所以耐摩擦、耐洗滌和耐熱,也不向內(nèi)部遷移,抗靜電性能持久。

隨著抗靜電技術(shù)的不斷發(fā)展、人們環(huán)保意識的逐步提高,各類抗靜電劑及其主要組分都有了進(jìn)一步發(fā)展。本文對纖維后整理用抗靜電劑的發(fā)展進(jìn)行歸納,以更好地推動我國抗靜電劑的研制和應(yīng)用工作。

1抗靜電劑的類型

抗靜電劑可分為暫時(shí)性抗靜電劑和耐久性抗靜電劑。用于合成纖維的紡絲、紡紗、織造用的抗靜電劑多為暫時(shí)性抗靜電劑,作為織物成品后整理用的多為耐久性抗靜電劑。常用的暫時(shí)性和耐久性抗靜電劑分別論述如下。

1.1暫時(shí)性抗靜電劑目前工業(yè)上應(yīng)用的暫時(shí)性抗靜電劑主要是一些表面活性劑,由于離子型表面活性劑可以直接利用自身的離子導(dǎo)電性消除靜電,所以目前應(yīng)用最多。

1.1.1陰離子表面活性劑在陰離子表面活性劑中,烷基(苯)磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烷基硫酸酯、烷基苯酚聚氧乙烯醚硫酸酯和烷基磷酸酯都具有抗靜電作用,以烷基苯酚聚氧乙烯醚硫酸酯和烷基磷酸酯的效果最好[1]。

烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉除了具有抗靜電效果外,還有優(yōu)良的乳化分散作用,但從環(huán)保的角度它又受到了限制。

烷基磷酸酯類抗靜電劑的水溶性和抗靜電效果良好,起泡性小,具有良好的耐熱性、耐酸堿性能。烷基磷酸酯和環(huán)氧乙烷縮合可以進(jìn)一步增強(qiáng)其抗靜電性能。

1.1.2陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑是抗靜電劑的大類品種,在低濃度時(shí)就具有優(yōu)良的抗靜電性能。由于大多數(shù)高分子材料都帶有負(fù)電荷,因此陽離子表面活性劑是較為有效的抗靜電劑。與陰離子型抗靜電劑相比,陽離子型抗靜電劑的耐洗性較好、柔軟性和平滑性優(yōu)良,還有良好的殺菌性能。缺點(diǎn)是能使染料變色、耐曬牢度降低且不能和陰離子型助劑、染料、增白劑同浴使用。用作抗靜電劑的陽離子表面活性劑主要為季銨鹽型,代表性產(chǎn)品有抗靜電劑ＴＭ和抗靜電劑ＳＮ。在季銨化合物的1個(gè)或多個(gè)烷基中采用聚氧乙烯基取代,可以改進(jìn)其水溶性,形成的聚醚型季銨鹽還可以與陰離子型表面活性劑拼混使用。此外,Ｎ-十六烷基吡啶硝酸鹽的抗靜電效果優(yōu)良。氨基烷基聚乙二醇醚ＲＮＨ(ＥＯ)ｎＨ具有抗靜電性大和吸著性大的特點(diǎn)。氧化胺型陽離子表面活性劑穩(wěn)泡性和抗靜電性好,主要用于纖維抗靜電劑。咪唑啉季銨鹽衍生物,如酰胺咪唑啉季銨鹽(抗靜電柔軟劑ＡＳ)不僅具有良好的抗靜電性能,還具有優(yōu)良的柔軟性能。脂肪酸胺類抗靜電劑主要有Ｎ,Ｎ-二甲基-β-羥乙基十八酰胺γ丙基季銨硝酸鹽,該產(chǎn)品適用于合纖紡絲和織布時(shí)消除靜電,效果優(yōu)良[2]。

1.1.3兩性表面活性劑這是一類優(yōu)良的抗靜電劑,能在纖維表面形成定向吸附層,從而提高纖維表面電導(dǎo)率以達(dá)到抗靜電目的。主要有氨基酸型、甜菜堿型、咪唑啉型。其中以甜菜堿型最為有效,對染色的影響也小,如ＢＳ-12(十二烷基甜菜堿)不僅具有良好的抗靜電性、柔軟性,還有良好的去污力和鈣皂分散性。而烷基咪唑啉甜菜堿型產(chǎn)品由于對皮膚刺激性小,抗靜電性和柔軟性好,常用于織物后整理[3]。

1.1.4非離子表面活性劑非離子表面活性劑有多元醇類和聚氧乙烯醚類2大類,它們可以吸附在纖維表面形成吸附層,使纖維與摩擦物體的表面距離增加,減少了纖維表面的摩擦,使起電量降低。另外,非離子表面活性劑中的羥基和氧乙烯基能與水形成氫鍵,增加了纖維的吸濕,提高含水量而降低了纖維表面電阻,從而使靜電易于消除。非離子表面活性劑毒性小,對皮膚無刺激性,使用廣泛,主要用作合纖油劑,常與離子型抗靜電劑拼用,兼有潤濕、乳化和抗靜電作用。

1.1.5有機(jī)硅表面活性劑目前有機(jī)硅抗靜電劑常見的有聚醚型改性硅氧烷。乙酰氧基封端的聚烯丙基聚氧乙烯醚與聚甲基氫硅氧烷加成形成的高分子抗靜電劑用于錦綸、滌綸的抗靜電整理,效果極好。

1.1.6有機(jī)氟表面活性劑具有表面張力低、耐熱、耐化學(xué)品、憎油和潤滑性好等特點(diǎn),抗靜電性能比烴類化合物大得多,但價(jià)格昂貴。

1.1.7高分子型高分子型抗靜電劑具有耐熱性好的特點(diǎn)。低聚苯乙烯磺酸鈉,聚乙烯磺酸鈉,聚乙烯芐基三甲基季銨鹽等都可用作抗靜電劑。聚2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨對丙綸纖維有很強(qiáng)的結(jié)合力,用它處理過的丙綸地毯具有優(yōu)良的抗靜電性能[4]。

1.2耐久性抗靜電劑[5]

除陽離子、兩性表面活性劑的抗靜電劑有一定的耐久性外,其它類型的抗靜電劑都不耐貯存和洗滌。為此,人們開發(fā)了耐久性抗靜電劑。

1.2.1聚胺類以聚氧乙烯鏈為主鏈的聚胺型化合物,是最早應(yīng)用的耐久性抗靜電劑。如多乙烯多胺與聚乙二醇反應(yīng)而得的抗靜電劑ＸＦＺ-03,可用作腈綸和滌綸等合成纖維的抗靜電劑,它的抗靜電性由親水性聚醚產(chǎn)生,耐洗性則源于較高的相對分子質(zhì)量與反應(yīng)性基團(tuán)。

1.2.2聚酯聚醚類它是對苯二甲酸、乙二醇、聚乙二醇的嵌段共聚物,基本結(jié)構(gòu)和滌綸相似。如國產(chǎn)抗靜電劑ＣＡＳ、Ｆ4,分子中分子量在600以上的聚氧乙烯基可提高其親水性,從而降低表面電阻獲得抗靜電效果。滌綸表面上接上的聚氧乙烯基能耐久經(jīng)受多次洗滌,還有防止再污染和易去污的性能。聚酯鏈段與滌綸分子結(jié)構(gòu)相同,熱處理后形成共晶,結(jié)成長鏈,也使耐洗性大大提高,且分子鏈段越長,分子量越大,耐洗性越好。這種抗靜電劑可廣泛用于各種化纖織物、絲、毛織物及各種混紡織物,具有優(yōu)良的抗靜電和柔軟效果[6,7]。

1.2.3聚丙烯酸酯類丙烯酸(或甲基丙烯酸)和丙烯酸酯與親水性單體的共聚物能在纖維表面形成陰離子型親水性薄膜。由于分子中有親水性很強(qiáng)的羧基,所以抗靜電效果很好,耐洗性也不錯(cuò),特別適用于滌綸。

1.2.4三嗪類以三聚氰胺為骨架,接上聚酯、聚醚基團(tuán),具有良好的抗靜電性和耐洗性,適用于滌綸、腈綸等合成纖維。

1.2.5聚氨酯型抗靜電劑基本結(jié)構(gòu)為ＮＨＣＯＯ-(ＥＯ)ｎＣＯＮＨＲ,其中聚醚鏈段和酰胺鏈段都是很好的吸濕抗靜電基團(tuán)。聚氨酯型抗靜電劑常與其它類型的抗靜電劑并用,以獲得更好的效果[5]。

1.2.6交聯(lián)性抗靜電體系含有羥基或氨基的非耐久性抗靜電劑與多官能度交聯(lián)劑反應(yīng),生成線性或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性高聚物,覆蓋在纖維表面,可以提高耐洗性。常用交聯(lián)劑有ＨＭＭ(六羥甲基三聚氰胺)和ＴＭＰＴ(三甲氧基丙酰三嗪)。選擇合適的交聯(lián)劑與抗靜電劑的比例可以得到極好的耐久性抗靜電性能。

1.2.7殼聚糖殼聚糖作為滌綸織物的抗靜電劑,抗靜電效果良好,在交聯(lián)劑、催化劑存在下經(jīng)焙烘可獲得較為耐久的抗靜電效果。利用丙二酸的交聯(lián),可在殼聚糖和滌綸纖維之間形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵,焙烘后的滌綸織物的拉伸強(qiáng)度因殼聚糖交聯(lián)而提高,處理后的織物靜電壓降低到未處理織物的1/10,因此殼聚糖對滌綸織物的抗靜電整理是有效的。在抗靜電整理的各種手段中,殼聚糖整理不失為一種良好的選擇[8,9]。