融熔纺导电纤维技术简介

导电纤维是纺织工业的高科技产品，目前有数种制造方法，如金属纤维包覆、表面加工、融熔纺丝等，其中共混融熔纺丝所制造的纤维具有优良的导电性且持久性良好。这种导电性能主要是基于自由电子的转移，所以从电子业、医药及精密仪器到一般纺织品应用非常广泛。 目前共混融熔纺丝所添加的导电粒有碳素系、金属系等，但加入微料后纺丝拉伸性变差，另外加入聚合体内的微粒量须超过30％才能制成导电纤维。新方法是利用导电微粒均匀分散于纺丝液内，在纺丝时能够延伸成型并且使加入量可下降至5％。如何使导电物质的添加量减少，其中最主要的关键是聚合物与导电粒子的亲和性，亲和性越高，导电粒 子的分散状态越好，所需添加的导电粒子越少。 导电粒子须具备以下特性：在纺丝溶液中有充分的流动性；为了防止纺丝孔的阻塞，导电粒子分散性要良好，不能使过滤网滤出导电粒子；在复合纺丝过程中能均匀地细化及拉伸；经复合纺丝成型的纤维应同时具备导电性及实用性。 导电纤维的类型 利用共混融熔纺丝所生产的导电纤维目前主要有下面5种结构。 导电成分露出型：导电成分分布并露出纤维的表面，放电非常快，抗静电效果好。这种型态的纤维虽然抗静电效果非常好，但因为导电层裸露在外，会因为洗涤及摩擦使导电粒子流失而降低导电性，导电成分容易损耗。 三层同心圆：这是一种将导电成分夹在中间层的复合纤维。非导电成分和导电成分在80∶20～60∶40 之间。非导电成分过大导电性下降，过小纺丝性变差。这种夹层结构使导电成分既接近表面附近又包覆在中间，所以白度增加且耐洗涤和摩擦，导电纤维的导电效果好又兼具耐久性。 并列型：这是将纤维分成二层、三层或更多层并列，使导电成分贯穿纤维横截面并在两端露出，所以电荷能导通到纤维的另一面，使垂直于纤维轴向的导电效果增加。此种纤维的导电部分不宜超过30％，以免使纤维的导电耐久性、耐磨擦性及耐洗涤性下降，可以通过增加并列的层数提高导电性。 芯鞘型：这类纤维分为两类，一是以导电成分为芯、非导电聚合物为鞘：一般的比例为50∶50，这种导电纤维白度好、耐洗涤、耐磨擦、耐久性好，但导电效果较差。 二是以导电成分为鞘、非导电聚合物为芯：这种纤维导电效果佳，但导电成分裸露在外使纤维的颜色、洗涤性及磨擦性受到影响。 海岛型：纤维的海为非导电聚合体、岛为导电成分，岛的直径小于 0.5μm。岛的直径越小，开始电晕放电的电压越低，残留的带电荷的量越少，可以避免因静电引起的爆炸及火灾。在此结构中岛的成分要与海的成分互容，一般成分比在30∶70～70∶30的范围。 导电纤维的制造要点 对导电成分的选择：对导电粒子，要求分散性良好，粒径越小，与聚合物相容性越好。对与导电粒子混合之基体聚合物，要求不具极性、与导电粒子相容性好、与一般聚合物相容性好。 导电成分与基体聚合物的混练：利用双轴挤压机制备导电成分，使导电粒子均匀分散于基体聚合物中。以碳黑微粒为例子：当基体聚合物中含量小于3％时，不具备导电性。当碳黑含量到达25％时，导电性急剧增加，当碳黑含量到达60％时导电性达到饱和，碳黑含量再增加导电性亦不会再增加。但是导电粒子含量太高，特别是碳黑含量达40％以上，纺丝性及纤维性能都会变差。一般生产用量约25％～45％，并于混练时加入适量的可塑剂，可以提高导电成分的流动性。 纺丝成型工艺：在复合纺丝过程中，含导电粒子的聚合物其粘度会大幅提高，流动性变差，因而比普通纤维难纺。为解决难题，从挤压机到喷丝板组件(PACK)须保持一定的剪切速度，才能保证导电聚合体流动的稳定性，使复合纺丝能正常生产。在进行复合纺丝时，导电聚合体与非导电聚合体分别从两个不同的挤压机喂料，经喷丝板组件产生导电 纤维。 导电纤维的相关性质 目前导电纤维的添加剂以碳黑为主，这样生产的纤维以灰黑等色为主，并且在染色时不易加工，会影响织物的风格。未来导电纤维应朝向无色、可染性、高比电阻及高比表面积发展。 碳黑添加剂所生产的纤维比电阻可达102～105Ω·m之间。金属或及氧化物添加剂比电阻可达10～1 0-6之间。 纤维的比表面积越大，电场越强，越容易产生电晕放电，所以纤维的细化、异型化及多孔化会增强纤维的电晕放电强度。 服装用导电纤维的性能应在适宜的范围，比电阻应为102～105Ω· m，比电阻小于10-1反而容易造成人员触电的危险。