[摘要]选用YG321型纤维比电阻试验仪以及Y151型纤维摩擦系数测定仪测试了施加抗静电剂后, 阻燃纤维摩擦、静电性能的变化情况.结果显示,阻燃纤维经非离子抗静电剂处理后,阻燃纤维与金 属辊、橡胶辊的静摩擦系数均下降;经阳离子型抗静电剂处理后,只有腈氯纶纤维与橡胶辊的静摩 擦系数下降,其他阻燃纤维的静摩擦系数都有所增加,阻燃纤维与金属辊、橡胶辊的动摩擦系数有 增加有减少;阻燃纤维的质量比电阻经非离子抗静电剂处理之后均下降,经阳离子型抗静电剂处理 之后,除了维纶和国产芳纶的质量比电阻变化不大外,其他阻燃纤维的质量比电阻均下降.非离子 抗静电剂对阻燃纤维的摩擦和静电作用优于阳离子型.
关键词:阻燃纤维;摩擦;静电;摩擦系数
阻燃纤维是开发较早的一类功能纤维,长期以来,广泛地应用于消防、军队、宇航、冶金、石化等特种行 业.随着科学技术的不断发展,消费水平的提高,人们对纤维及其制品的要求也越来越高.阻燃纤维能有效防 御火灾的发生,延缓火焰的蔓延,能有效地保护人们的人身和财产的安全.这类纤维顺应时代要求而产生,具 有广阔的发展前途和市场前景[1].
目前,我国在纺制阻燃纤维的过程中,容易出现纤维缠绕罗拉、胶辊,静电现象严重等问题.出现这一问 题的原因与纤维的表面摩擦性能和静电性能密切相关.刘晓艳[2]等曾对高性能纤维的摩擦性能做过研究,徐 磊[3]、邓玉美[4]等对纤维的静电性能做过研究,但对阻燃纤维经抗静电剂处理之后,纤维的摩擦和静电性能 的变化情况还未做过全面的研究.因此本文研究了抗静电剂对阻燃纤维的摩擦、静电性能的影响,对阻燃纱 线纺纱过程中出现的问题具有一定的参考价值.
1 实验原料
1.1 阻燃纤维的规格(见表1)
1.2 仪器及方法
选用Y151型纤维摩擦系数测定仪,并采用 罗拉法分别测定各种阻燃纤维经抗静电剂处理 前、后与金属辊、橡胶辊的动、静摩擦系数.测试 结果为30根纤维的平均摩擦系数.其实验测试 条件为预加张力200mg,温度20℃,相对湿度60%.动摩擦系数测试时罗拉辊转速为30r/min. 纤维的质量比电阻测试采用YG321型纤维比电阻试验仪.分别测试了阻燃纤维施加抗静电剂前、后的 质量比电阻.其实验测试条件为温度20℃,相对湿度60%. 本实验用非离子型(以下简称1#)和阳离子型(以下简称2#)两种抗静电剂,施加量为0.3%(抗静电剂 对纤维的质量).
2 测试结果与分析
2.1 纤维的摩擦性能
纤维的摩擦性能关系到纤维加工的全过程,与纱线质量直接相关.在加工过程中,经常存在纤维与纤维、 纤维与机件之间的相对运动,从而会出现纤维与纤维、纤维与其他材料的摩擦问题[5].国产阻燃纤维的摩擦 性直接影响到纺纱工艺,关系到纱线的性能质量.本文研究了阻燃纤维经抗静电剂处理前、后与金属辊、橡胶 辊的静、动摩擦系数.测试结果见表2~3.
从表2中可以看出,经1#抗静电剂处理后,阻燃纤维与金属辊、橡胶辊的静摩擦系数均有所下降.说明1#抗静电剂对阻燃纤维的静摩擦作用影响较大,改善了纤维与金属辊、橡胶辊之间的静摩擦作用.而且阻燃 纤维与橡胶辊的静摩擦系数下降的程度要比与金属辊的明显.经2#抗静电剂处理后,只有腈氯纶与橡胶辊 之间的静摩擦系数有所下降外,其他的都有所增加.说明2#抗静电剂对阻燃纤维的静摩擦作用效果小.
从表3中可以看出,经1#抗静电剂处理之后,阻燃纤维与金属辊的动摩擦系数下降的有:粘胶、维纶、PPS;阻燃纤维与橡胶辊的动摩擦系数下降的有:粘胶、进口芳纶、PPS.经2#抗静电剂处理之后,阻燃纤维与 金属辊、橡胶辊的动摩擦系数下降的只有PPS. 纤维与金属辊、橡胶辊间的摩擦系数有增加有减少,这是因为当用表面活性剂处理纤维时,产生不同的 摩擦区,而且这个摩擦区取决于两个摩擦表面相互作用的不同状况. 霍维尔指出,当用纺织助剂,尤其是表面活性剂处理化学纤维时,会产生不同的摩擦区,而且这个摩擦区 取决于两个摩擦表面的相互作用的不同状况.
按照摩擦因素β的不同,分成3个摩擦区,见图1.
在第Ⅰ区(界面层)形成牢固的单分子或双分子表面活性剂层,它是由偶极作用,或静电相互作用保持在 纤维上.随着纤维表面活性剂分子的存在使极性基数量增加,纤维间相互作用力N0减小,因素β增大,而摩擦系数减小. 在Ⅱ区内,由于纤维上的助剂含量增加,形成多分子层.这时N0值变化很小,但是纤维间的摩擦,或纤维 对金属的摩擦,由于两个摩擦面之间助剂的多分子层的粘滞过程而再度增大.当纤维表面充满了助剂的多分 子层时,N0值不变而且最小.
根据非极性基的化学结构和大小不同,形成单分 子层所需的表面活性剂的计算量为纤维量的0.02% ~0.05%,而形成双分子层所需的表面活性剂的计算 量则为纤维量的0.05%~0.1%,这个数量比施加的 抗静电剂的量(0.3%)小得多.因此纤维的摩擦系数 变化特性往往相当于第Ⅱ或第Ⅲ区.即经抗静电剂处 理后,各种阻燃纤维的摩擦系数有增加有减少.所以 抗静电剂处理阻燃纤维的主要目的显然不是加大或 减小摩擦,而是使其保持在一定水平,并且缓和由于 未经处理的纤维表面的不同性能所引起的原始纤维 的波动很大的摩擦[6].
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