[摘要]選用YG321型纖維比電阻試驗(yàn)儀以及Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)試了施加抗靜電劑后, 阻燃纖維摩擦、靜電性能的變化情況.結(jié)果顯示,阻燃纖維經(jīng)非離子抗靜電劑處理后,阻燃纖維與金 屬輥、橡膠輥的靜摩擦系數(shù)均下降;經(jīng)陽(yáng)離子型抗靜電劑處理后,只有腈氯綸纖維與橡膠輥的靜摩 擦系數(shù)下降,其他阻燃纖維的靜摩擦系數(shù)都有所增加,阻燃纖維與金屬輥、橡膠輥的動(dòng)摩擦系數(shù)有 增加有減少;阻燃纖維的質(zhì)量比電阻經(jīng)非離子抗靜電劑處理之后均下降,經(jīng)陽(yáng)離子型抗靜電劑處理 之后,除了維綸和國(guó)產(chǎn)芳綸的質(zhì)量比電阻變化不大外,其他阻燃纖維的質(zhì)量比電阻均下降.非離子 抗靜電劑對(duì)阻燃纖維的摩擦和靜電作用優(yōu)于陽(yáng)離子型.
關(guān)鍵詞:阻燃纖維;摩擦;靜電;摩擦系數(shù)
阻燃纖維是開(kāi)發(fā)較早的一類(lèi)功能纖維,長(zhǎng)期以來(lái),廣泛地應(yīng)用于消防、軍隊(duì)、宇航、冶金、石化等特種行 業(yè).隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,消費(fèi)水平的提高,人們對(duì)纖維及其制品的要求也越來(lái)越高.阻燃纖維能有效防 御火災(zāi)的發(fā)生,延緩火焰的蔓延,能有效地保護(hù)人們的人身和財(cái)產(chǎn)的安全.這類(lèi)纖維順應(yīng)時(shí)代要求而產(chǎn)生,具 有廣闊的發(fā)展前途和市場(chǎng)前景[1].
目前,我國(guó)在紡制阻燃纖維的過(guò)程中,容易出現(xiàn)纖維纏繞羅拉、膠輥,靜電現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題.出現(xiàn)這一問(wèn) 題的原因與纖維的表面摩擦性能和靜電性能密切相關(guān).劉曉艷[2]等曾對(duì)高性能纖維的摩擦性能做過(guò)研究,徐 磊[3]、鄧玉美[4]等對(duì)纖維的靜電性能做過(guò)研究,但對(duì)阻燃纖維經(jīng)抗靜電劑處理之后,纖維的摩擦和靜電性能 的變化情況還未做過(guò)全面的研究.因此本文研究了抗靜電劑對(duì)阻燃纖維的摩擦、靜電性能的影響,對(duì)阻燃紗 線(xiàn)紡紗過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題具有一定的參考價(jià)值.
1 實(shí)驗(yàn)原料
1.1 阻燃纖維的規(guī)格(見(jiàn)表1)
1.2 儀器及方法
選用Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀,并采用 羅拉法分別測(cè)定各種阻燃纖維經(jīng)抗靜電劑處理 前、后與金屬輥、橡膠輥的動(dòng)、靜摩擦系數(shù).測(cè)試 結(jié)果為30根纖維的平均摩擦系數(shù).其實(shí)驗(yàn)測(cè)試 條件為預(yù)加張力200mg,溫度20℃,相對(duì)濕度60%.動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試時(shí)羅拉輥轉(zhuǎn)速為30r/min. 纖維的質(zhì)量比電阻測(cè)試采用YG321型纖維比電阻試驗(yàn)儀.分別測(cè)試了阻燃纖維施加抗靜電劑前、后的 質(zhì)量比電阻.其實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件為溫度20℃,相對(duì)濕度60%. 本實(shí)驗(yàn)用非離子型(以下簡(jiǎn)稱(chēng)1#)和陽(yáng)離子型(以下簡(jiǎn)稱(chēng)2#)兩種抗靜電劑,施加量為0.3%(抗靜電劑 對(duì)纖維的質(zhì)量).
2 測(cè)試結(jié)果與分析
2.1 纖維的摩擦性能
纖維的摩擦性能關(guān)系到纖維加工的全過(guò)程,與紗線(xiàn)質(zhì)量直接相關(guān).在加工過(guò)程中,經(jīng)常存在纖維與纖維、 纖維與機(jī)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而會(huì)出現(xiàn)纖維與纖維、纖維與其他材料的摩擦問(wèn)題[5].國(guó)產(chǎn)阻燃纖維的摩擦 性直接影響到紡紗工藝,關(guān)系到紗線(xiàn)的性能質(zhì)量.本文研究了阻燃纖維經(jīng)抗靜電劑處理前、后與金屬輥、橡膠 輥的靜、動(dòng)摩擦系數(shù).測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2~3.
從表2中可以看出,經(jīng)1#抗靜電劑處理后,阻燃纖維與金屬輥、橡膠輥的靜摩擦系數(shù)均有所下降.說(shuō)明1#抗靜電劑對(duì)阻燃纖維的靜摩擦作用影響較大,改善了纖維與金屬輥、橡膠輥之間的靜摩擦作用.而且阻燃 纖維與橡膠輥的靜摩擦系數(shù)下降的程度要比與金屬輥的明顯.經(jīng)2#抗靜電劑處理后,只有腈氯綸與橡膠輥 之間的靜摩擦系數(shù)有所下降外,其他的都有所增加.說(shuō)明2#抗靜電劑對(duì)阻燃纖維的靜摩擦作用效果小.
從表3中可以看出,經(jīng)1#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與金屬輥的動(dòng)摩擦系數(shù)下降的有:粘膠、維綸、PPS;阻燃纖維與橡膠輥的動(dòng)摩擦系數(shù)下降的有:粘膠、進(jìn)口芳綸、PPS.經(jīng)2#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與 金屬輥、橡膠輥的動(dòng)摩擦系數(shù)下降的只有PPS. 纖維與金屬輥、橡膠輥間的摩擦系數(shù)有增加有減少,這是因?yàn)楫?dāng)用表面活性劑處理纖維時(shí),產(chǎn)生不同的 摩擦區(qū),而且這個(gè)摩擦區(qū)取決于兩個(gè)摩擦表面相互作用的不同狀況. 霍維爾指出,當(dāng)用紡織助劑,尤其是表面活性劑處理化學(xué)纖維時(shí),會(huì)產(chǎn)生不同的摩擦區(qū),而且這個(gè)摩擦區(qū) 取決于兩個(gè)摩擦表面的相互作用的不同狀況.
按照摩擦因素β的不同,分成3個(gè)摩擦區(qū),見(jiàn)圖1.
在第Ⅰ區(qū)(界面層)形成牢固的單分子或雙分子表面活性劑層,它是由偶極作用,或靜電相互作用保持在 纖維上.隨著纖維表面活性劑分子的存在使極性基數(shù)量增加,纖維間相互作用力N0減小,因素β增大,而摩擦系數(shù)減小. 在Ⅱ區(qū)內(nèi),由于纖維上的助劑含量增加,形成多分子層.這時(shí)N0值變化很小,但是纖維間的摩擦,或纖維 對(duì)金屬的摩擦,由于兩個(gè)摩擦面之間助劑的多分子層的粘滯過(guò)程而再度增大.當(dāng)纖維表面充滿(mǎn)了助劑的多分 子層時(shí),N0值不變而且最小.
根據(jù)非極性基的化學(xué)結(jié)構(gòu)和大小不同,形成單分 子層所需的表面活性劑的計(jì)算量為纖維量的0.02% ~0.05%,而形成雙分子層所需的表面活性劑的計(jì)算 量則為纖維量的0.05%~0.1%,這個(gè)數(shù)量比施加的 抗靜電劑的量(0.3%)小得多.因此纖維的摩擦系數(shù) 變化特性往往相當(dāng)于第Ⅱ或第Ⅲ區(qū).即經(jīng)抗靜電劑處 理后,各種阻燃纖維的摩擦系數(shù)有增加有減少.所以 抗靜電劑處理阻燃纖維的主要目的顯然不是加大或 減小摩擦,而是使其保持在一定水平,并且緩和由于 未經(jīng)處理的纖維表面的不同性能所引起的原始纖維 的波動(dòng)很大的摩擦[6].
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