[摘要]選用YG321型纖維比電阻試驗儀以及Y151型纖維摩擦系數測定儀測試了施加抗靜電劑后, 阻燃纖維摩擦、靜電性能的變化情況.結果顯示,阻燃纖維經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均下降;經陽離子型抗靜電劑處理后,只有腈氯綸纖維與橡膠輥的靜摩 擦系數下降,其他阻燃纖維的靜摩擦系數都有所增加,阻燃纖維與金屬輥、橡膠輥的動摩擦系數有 增加有減少;阻燃纖維的質量比電阻經非離子抗靜電劑處理之后均下降,經陽離子型抗靜電劑處理 之后,除了維綸和國產芳綸的質量比電阻變化不大外,其他阻燃纖維的質量比電阻均下降.非離子 抗靜電劑對阻燃纖維的摩擦和靜電作用優于陽離子型.
關鍵詞:阻燃纖維;摩擦;靜電;摩擦系數
阻燃纖維是開發較早的一類功能纖維,長期以來,廣泛地應用于消防、軍隊、宇航、冶金、石化等特種行 業.隨著科學技術的不斷發展,消費水平的提高,人們對纖維及其制品的要求也越來越高.阻燃纖維能有效防 御火災的發生,延緩火焰的蔓延,能有效地保護人們的人身和財產的安全.這類纖維順應時代要求而產生,具 有廣闊的發展前途和市場前景[1].
目前,我國在紡制阻燃纖維的過程中,容易出現纖維纏繞羅拉、膠輥,靜電現象嚴重等問題.出現這一問 題的原因與纖維的表面摩擦性能和靜電性能密切相關.劉曉艷[2]等曾對高性能纖維的摩擦性能做過研究,徐 磊[3]、鄧玉美[4]等對纖維的靜電性能做過研究,但對阻燃纖維經抗靜電劑處理之后,纖維的摩擦和靜電性能 的變化情況還未做過全面的研究.因此本文研究了抗靜電劑對阻燃纖維的摩擦、靜電性能的影響,對阻燃紗 線紡紗過程中出現的問題具有一定的參考價值.
1 實驗原料
1.1 阻燃纖維的規格(見表1)
1.2 儀器及方法
選用Y151型纖維摩擦系數測定儀,并采用 羅拉法分別測定各種阻燃纖維經抗靜電劑處理 前、后與金屬輥、橡膠輥的動、靜摩擦系數.測試 結果為30根纖維的平均摩擦系數.其實驗測試 條件為預加張力200mg,溫度20℃,相對濕度60%.動摩擦系數測試時羅拉輥轉速為30r/min. 纖維的質量比電阻測試采用YG321型纖維比電阻試驗儀.分別測試了阻燃纖維施加抗靜電劑前、后的 質量比電阻.其實驗測試條件為溫度20℃,相對濕度60%. 本實驗用非離子型(以下簡稱1#)和陽離子型(以下簡稱2#)兩種抗靜電劑,施加量為0.3%(抗靜電劑 對纖維的質量).
2 測試結果與分析
2.1 纖維的摩擦性能
纖維的摩擦性能關系到纖維加工的全過程,與紗線質量直接相關.在加工過程中,經常存在纖維與纖維、 纖維與機件之間的相對運動,從而會出現纖維與纖維、纖維與其他材料的摩擦問題[5].國產阻燃纖維的摩擦 性直接影響到紡紗工藝,關系到紗線的性能質量.本文研究了阻燃纖維經抗靜電劑處理前、后與金屬輥、橡膠 輥的靜、動摩擦系數.測試結果見表2~3.
從表2中可以看出,經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均有所下降.說明1#抗靜電劑對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下降的程度要比與金屬輥的明顯.經2#抗靜電劑處理后,只有腈氯綸與橡膠輥 之間的靜摩擦系數有所下降外,其他的都有所增加.說明2#抗靜電劑對阻燃纖維的靜摩擦作用效果小.
從表3中可以看出,經1#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與金屬輥的動摩擦系數下降的有:粘膠、維綸、PPS;阻燃纖維與橡膠輥的動摩擦系數下降的有:粘膠、進口芳綸、PPS.經2#抗靜電劑處理之后,阻燃纖維與 金屬輥、橡膠輥的動摩擦系數下降的只有PPS. 纖維與金屬輥、橡膠輥間的摩擦系數有增加有減少,這是因為當用表面活性劑處理纖維時,產生不同的 摩擦區,而且這個摩擦區取決于兩個摩擦表面相互作用的不同狀況. 霍維爾指出,當用紡織助劑,尤其是表面活性劑處理化學纖維時,會產生不同的摩擦區,而且這個摩擦區 取決于兩個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個摩擦區,見圖1.
在第Ⅰ區(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量增加,纖維間相互作用力N0減小,因素β增大,而摩擦系數減小. 在Ⅱ區內,由于纖維上的助劑含量增加,形成多分子層.這時N0值變化很小,但是纖維間的摩擦,或纖維 對金屬的摩擦,由于兩個摩擦面之間助劑的多分子層的粘滯過程而再度增大.當纖維表面充滿了助劑的多分 子層時,N0值不變而且最小.
根據非極性基的化學結構和大小不同,形成單分 子層所需的表面活性劑的計算量為纖維量的0.02% ~0.05%,而形成雙分子層所需的表面活性劑的計算 量則為纖維量的0.05%~0.1%,這個數量比施加的 抗靜電劑的量(0.3%)小得多.因此纖維的摩擦系數 變化特性往往相當于第Ⅱ或第Ⅲ區.即經抗靜電劑處 理后,各種阻燃纖維的摩擦系數有增加有減少.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 未經處理的纖維表面的不同性能所引起的原始纖維 的波動很大的摩擦[6].
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