المرحلة الأولى
مرحلة المعالجة السطحية للألياف أو القماش باستخدام عامل مضاد للكهرباء الاستاتيكية.
يتمتع الماء بموصلية كهربائية عالية جدًا. وطالما تم امتصاص كمية صغيرة من الماء، يمكن تحسين موصلية البوليمر بشكل كبير. يمكن أن يوفر الماء وسيلة نقل للشحنات الكهربائية ويعزز حركة الأيونات إلى القطب المعاكس، وعندما ينخفض الماء يمكن تجديده من الجو. وباستخدام هذه الخاصية المميزة للمياه، تم تطوير سلسلة من العوامل المضادة للكهرباء الساكنة. العوامل المضادة للكهرباء الساكنة هي مواد خافضة للتوتر السطحي تحتوي على مجموعات محبة للماء وأخرى كارهة للماء. تشير المجموعة الكارهة للماء إلى سطح مادة الألياف، وتمتص على واجهة الطور، وتغير حالة واجهة الطور؛ تشير المجموعة المحبة للماء إلى الفضاء، وتمتص الرطوبة في الغلاف الجوي.
العوامل المضادة للكهرباء الاستاتيكية عمومًا لها هذه الأنواع من التأثيرات على سطح الألياف ومنتجاتها:
1. التأثير الاسترطابي: يتم تشكيل طبقة مياه أحادية الجزيئية مستمرة على سطح مادة الألياف.
2. تأثير تقليل المقاومة المحددة: يعمل فيلم الماء الموجود على سطح مادة الألياف على تحسين معامل العزل الكهربائي لمادة الألياف، وبالتالي تقليل المقاومة النوعية للسطح بشكل فعال.
3. تعزيز الموصلية الأيونية: زيادة تركيز الأيونات على سطح مادة الألياف، وتعزيز توصيل الأيونات (بما في ذلك البروتونات) في بخار الماء.
4. تعزيز انحلال الإلكتروليت: توفير مكان لإذابة ثاني أكسيد الكربون في الهواء والإلكتروليت الموجود في مادة الألياف.
5. التعادل الكهربائي: عندما تكون إشارة الشحن للعامل المضاد للكهرباء الساكنة معاكسة لإشارة مادة الألياف، سيحدث التعادل الكهربائي.
المزايا: معالجة مريحة، تكلفة منخفضة، وتأثير واضح مضاد للكهرباء الساكنة.
العيوب: الأداء الاستاتيكي يعتمد بشكل كبير على الرطوبة البيئية. عندما تكون الرطوبة منخفضة (RH<40%), the antistatic performance is lost and the durability is poor.
المرحلة الثانية
أضف عامل الاستاتيكيه داخل الألياف لتعديل الألياف.
تتم إضافة مكون عامل مضاد للكهرباء الساكنة داخل البوليمر الأساسي، ويتم مزجه أو بلمرته مع البوليمر الأساسي، ويتم استخدام طريقة الغزل المركب لصنع -جزيرة بحرية أو جلد-ألياف مركبة مضادة للكهرباء الساكنة. الطور أو اللب الجزيرة عبارة عن بوليمر يحتوي على عامل مضاد للكهرباء الساكنة، والبوليمر الأساسي مثل الطور البحري أو الجلد هو الجسم الرئيسي للألياف، والذي يحمي المجموعة المحبة للماء من البوليمر ويتولى الوظيفة الأساسية للألياف. العوامل المضادة للكهرباء الساكنة داخل الألياف المضادة للكهرباء الساكنة هي في الغالب مواد خافضة للتوتر السطحي قطبية أو أيونية. يحتوي تركيبها الجزيئي أيضًا على مجموعات محبة للماء ومجموعات كارهة للماء. تتمتع المجموعات الكارهة للماء بتوافق معين مع البوليمرات الأساسية، في حين أن المجموعات المحبة للماء تجعلها استرطابية.
آلية مقاومة للكهرباء الساكنة للألياف المضادة للكهرباء الساكنة: يمكن للمجموعة المحبة للماء الموجودة في العامل المضاد للكهرباء الساكنة داخل الألياف أن تهاجر إلى الطبقة السطحية للألياف وتشكل طبقة مائية. يمتص فيلم الماء بخار الماء في الغلاف الجوي لتحسين وظيفة العزل الكهربائي للألياف، وتقليل المقاومة السطحية المحددة للألياف، وتسريع تسرب الشحنة الكهروستاتيكية الصافية.
المزايا: لأن العامل المضاد للكهرباء الساكنة موجود داخل البوليمر الأساسي، فإن متانته أفضل.
العيوب: تعتمد وظيفة العامل المضاد للكهرباء الاستاتيكية على استرطابيته، والتي من المقرر أن تعتمد على الرطوبة البيئية. تحت رطوبة منخفضة (RH<40%), the antistatic performance will be lost. Large amount.
المرحلة الثالثة
مرحلة طلاء سطح الألياف المعدنية والمواد الموصلة.
1. الألياف المعدنية الموصلة: يتم تصنيع الألياف الموصلة باستخدام الخصائص الموصلة الممتازة للمعدن، مما يجعلها الألياف الموصلة الأقدم والحقيقية. يمكن أن تصل مقاومتها إلى 10¯²-10¯¹ Ω · سم. المعادن المستخدمة بشكل شائع للألياف المعدنية هي: الفولاذ المقاوم للصدأ، النحاس، الألومنيوم، النيكل، الذهب، الفضة، إلخ. في الوقت الحاضر، الأكثر استخدامًا هي ألياف الفولاذ المقاوم للصدأ 304، 304L و316، 316L. طريقة الإنتاج الرئيسية هي طريقة التمدد المباشر. يتم تمديد قضيب السلك المعدني بشكل متكرر من خلال القالب لإنتاج ألياف يبلغ قطرها من 4 إلى 10 ميكرومتر (حاليًا وصل أنحفها إلى أقل من 1 ميكرومتر)، مع قوة كسر تتراوح من 5 إلى 15 cN/dtex واستطالة كسر من 3.0 إلى 5.0%. تتميز ألياف الفولاذ المقاوم للصدأ بمتانة ممتازة، وموصلية حرارية، ومقاومة الانحناء، ومقاومة التآكل، وحماية من الإشعاع. عندما يكون محتوى الألياف المعدنية أكبر من 0.5%، يكون للنسيج خصائص معينة مضادة للكهرباء الساكنة. عندما يكون محتوى الألياف المعدنية من 2 إلى 5%، فإن القماش يتمتع بخصائص جيدة مضادة للكهرباء الساكنة. عندما يكون محتوى الألياف المعدنية أكبر من 8%، فإن القماش ليس له خصائص مضادة للكهرباء الساكنة فحسب، بل له أيضًا خصائص معينة للحماية من الموجات الكهرومغناطيسية.
محتوى الألياف المعدنية وخصائص الاستاتيكيه
ملاحظة: تزداد الموصلية الكهربائية لألياف الفولاذ المقاوم للصدأ مع زيادة النعومة، وعندما تكون النعومة أقل من 8 ميكرومتر، فإنها تنخفض مع زيادة النعومة. العيوب: الألياف قاسية، والتماسك أسوأ قليلاً، وقابلية الصبغ ضعيفة، وسعر الألياف أعلى.
2. الألياف الموصلة المغلفة على سطح المادة الموصلة:
يتم تمثيل هذه الألياف بالألياف الموصلة المطلية بسطح الكربون الأسود- والتي طورتها شركة BASF الألمانية لأول مرة في ستينيات القرن الماضي. تتمثل طريقة الإنتاج في طلاء وتثبيت المعدن والكربون والبوليمر الموصل والمواد الموصلة الأخرى على سطح الألياف العادية من خلال الطرق الفيزيائية والكيميائية. يتم توزيع المكونات الموصلة لهذه الألياف على سطح الألياف، وبالتالي فإن التأثير المضاد للكهرباء الاستاتيكية يكون جيدًا، ولكن أثناء عملية الاستخدام، من السهل أن تسقط المادة الموصلة، مما يؤدي إلى فقدان الأداء الموصل.
المرحلة الرابعة
مرحلة الألياف الموصلة المركبة.
في عام 1975، استخدمت شركة DuPont تقنية الغزل المركب لتصنيع ألياف موصلة مركبة تحتوي على نواة موصلة من الكربون الأسود -Antron (Antron III). ونتيجة لذلك، بدأت شركات الألياف الكيماوية الكبرى في البحث والتطوير للألياف المركبة التي تستخدم أسود الكربون كمكون موصل. قامت شركة Monsanto بتطوير-ألياف موصلة جنبًا إلى جنب-، وقامت شركة Japan Bell Textile بتطوير ألياف موصلة من النايلون، وقامت شركات Unijica وKuraray وToyobo بتطوير ألياف موصلة مركبة على التوالي. خلال هذه الفترة، تم تطوير الألياف الموصلة المركبة من الكربون الأسود بشكل كبير. وبحلول نهاية الثمانينيات، وصل الإنتاج السنوي لليابان إلى 200 طن. نظرًا لأن الألياف الموصلة المركبة من أسود الكربون تستخدم أسود الكربون كمكون موصل، فإن الألياف عادة ما تكون رمادية سوداء، مما يحد من نطاق التطبيق.
لقد شجع ظهور الألياف الموصلة المركبة من الكربون الأسود على تطوير وإنتاج الأقمشة المضادة للكهرباء الساكنة.
المرحلة الخامسة
مرحلة تطور تبييض الألياف الموصلة.
في الثمانينات، بدأت أبحاث تبييض الألياف الموصلة. إحدى الطرق الشائعة هي استخدام الكبريتيدات أو اليوديدات أو أكاسيد المعادن مثل النحاس والفضة والنيكل والكادميوم لمزج أو دوران مركب مع البوليمرات العادية لصنع ألياف موصلة. على سبيل المثال، الألياف الموصلة المصنوعة من الطبقة الموصلة CuS عن طريق التفاعل الكيميائي؛ الألياف الموصلة T-25 التي تصنعها شركة Teijin وتحتوي على CuI؛ الألياف الموصلة التي تحتوي على Zn0 التي تصنعها شركة Zhongfang؛ قامت شركات مثل Unijka أيضًا بتصنيع ألياف موصلة بيضاء. أداء الألياف الموصلة البيضاء التي تستخدم مركبات معدنية أو أكاسيد كمواد موصلة ليست جيدة مثل الألياف الموصلة المركبة من الكربون الأسود، ولكن تطبيقها لا يقتصر على اللون.
المرحلة السادسة
مرحلة البحث والتطوير للألياف البوليمرية الموصلة
الألياف الموصلة للبوليمر عبارة عن ألياف موصلة بوليمرية مصنوعة عن طريق تطعيم مادة البوليمر. مثل البوليبيرول والبوليثيوفين والبوليانيلين وغيرها من مواد البوليمر. تتمتع هذه البوليمرات الموصلة الجوهرية بموصلية عالية (تصل إلى 10¯³~10¯²s/cm).
وقد تم إحراز بعض التقدم المشجع في البحث عن مثل هذه المواد. ولكن لا تزال هناك بعض الصعوبات في التطبيق العملي، ويرجع ذلك أساسًا إلى ضعف أداء المعالجة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأبحاث جارية أيضًا حول الموصلية الفائقة للبوليمرات في الداخل والخارج. كما أن الأبحاث حول المنسوجات الذكية للمعلومات الإلكترونية جارية أيضًا.
البحث والتطوير المحلي للألياف الموصلة متأخر نسبيًا. في الثمانينات، بدأ الإنتاج المحلي للألياف المعدنية وألياف الكربون، ولكن الإنتاج كان صغيرا. يتم استيراد معظم الألياف الموصلة المطلوبة. أول بحث وتطوير محلي للألياف المعدنية هو مؤسسات البحث العلمي مثل معهد لانتشو للتعدين والمعادن وبعض الشركات، مثل مصنع 540 في شينشيانغ. يشمل البحث والتطوير المحلي للألياف الموصلة المركبة لأسود الكربون معهد Wuxi لأبحاث المنسوجات وشركة China Textile Yousi التابعة لأكاديمية علوم النسيج. التكنولوجيا الحالية ناضجة نسبيا. هناك أيضًا عدد لا بأس به من الجامعات المحلية ومؤسسات البحث العلمي وبعض الشركات الكبيرة التي نجحت في تطوير مجموعة متنوعة من الألياف الموصلة العضوية والألياف الموصلة البيضاء.
مثل: ألياف البوليستر الموصلة -المطلية بالنحاس، والألياف المعدنية المطلية بالنيكل-، وألياف الأكريليك الموصلة من يوديد النحاس، والألياف الموصلة المصنوعة من خيوط البوليستر الممزوجة بيوديد النحاس، والألياف المركبة من الكربون الأسود، وما إلى ذلك. وفيما يتعلق بتكنولوجيا إنتاج الألياف الموصلة البيضاء، نجحت الشركات المحلية في تطوير تقنية الألياف من النوع - الجزيرة وما إلى ذلك. بشكل عام، لا تزال هناك فجوة معينة مع المستوى الأجنبي المتقدم، مثل جودة المنتج واستقراره.
