静电的危害及其在纺织材料中的产生机理

韩硕

(德州学院纺织服装学院，山东 德州 253023)

前言

合纤的诞生标志着人类不再完全依赖天然的恩赐，可以用自己的智慧和劳动创造未来。合成纤维具有许多优于天然评准的性能(弹性好、强度高、耐磨损、耐腐蚀、不怕虫蛀)，得到迅速发展和广泛应用，但在生产和使用过程中也暴露了其显著缺点，即湿性强、静电强，带来了各种各样的麻烦[1-2]。由于静电的种种干扰和危害，在各种产业部门的日常生活方面对抗静电有着广泛的需求，自60年代起就开始了开发抗静电和导电纤维的工作，90年代导电及抗静电仍是各国差别化开发的重点之一[3-6]。

1 静电现象的危害

(1)纤维在纺织加工过程中，产生的静电给纤维的开松、梳理带来困难，纺纱时静电排斥造成飞花、断头，纱丝的纠缠给织造带来困难。造成生产效率下降，质量差，一般认为，当电荷密度大于10.8库仓附页/克or静电压大于100伏时，会引起加工困难。

(2)印染加工中经烧毛、烘干、热定形等高温处理会产生数千伏的静电压，织物的相互紧贴使落布困难，有时带电织物放电会引电火花造成火灾事故。

(3)在服用过程中，静电造成织物易吸尘、易沾污，起毛起球衣服缠身(如干燥气候下的涤纶女裙会发生使人步行困难的腿现象)袜子吸附腿部上肤屑、发痒、手套、在危险爆场合放电火花、引燃引爆。

(4)化纤及其织物的放电和电击现象。在化纤地毯上行走后，再去接触门的金属把手，常有电击感。电流很小时，不会使人致死，但使人极不舒服。因操作人员的化纤工作服发生磨擦产生火花会引起火灾和爆炸。人体发生静电放电时，产生的能量(2.5～32mJ)足以气燃可燃物。穿上合纤衣装的人体犹如“活动火柴”。

(5)静电现象干扰计算机及其他灵敏的电子仪器的正常工作，造成元件破坏和电路，也会使降落伞开启失效；PNT晶体管的发射投间的最大，耐压仅7.5V，当操作人员衣装上的静电压为1KV(常见)时，完全可能使西报间发生静电未而使晶体管极度。

(6)在医院手术室内进行乙醇麻醉手术时，由于织物磨擦静电打火引起燃烧爆炸事故。

(7)由于静电进入导体产生的放电现象，可能导致电流进入人体而引起病人心脏或主血管损伤。很多研究表明，静电对一些心脏病、精神分裂症、重度神经衰弱症等不能承受强烈刺激的患者是一个潜在的威胁，可伤发心理失常穿合纤服装。

(8)在外科手术的关键时刻，由于电击作业引起的医生不自觉的动作，可能导致重大医疗事故。

2 静电的产生

静电的“产生”是一种很复杂的物理过程。对于静电产生机理的研究是近几十年来随着新技术的发展才开始的，目前这方面的理论尚不很成熟，有各种各样的假说，概括起来产生静电的途径如下：(1)在没有外场时，原来不带电的物体相互作用而带电；(2)带电体和非带电体间的电荷转移；(3)存在外场时使物体带电。但完全一致的观点是两个不同的物体接触或摩托后分离，就会产生静电。

在纺织加工过程及织物服用过程中，合成纤维和金属机件或合成纤维间相互磨擦而发生一系列接触与分离过程，造成了电荷在物体表面间的转移，产生静电。

3 纺织材料的静电起电

纺织生产中常遇到的固体接触带电发生于金属之间，金属—电介质与电介质之间的相互接触，金属—金属间紧密接触虽能产生偶电层，但分离时接触面两连接正、负荷将互相中和，结果两金属均不带电。而处于绝缘状态的金属——离分子电介质，高分子电介质之间紧密接触时，两者都会带电。

在纺织加工过程中，纤维与设备表面或其他机件(罗拉)接触届此情况，当金属与合成纤维紧密接触时，对于金属、电荷集中于表层，呈面分布，用面电荷密交等表征；对于电介质，电荷分布于一定深度的表层内，呈体分布，用体电荷等表征。

设电介质中电荷层厚度为d ε电介质的介电常数

则厚度为d的电荷层的接触电势差为

φA-金属的逸出功φB-电介质的逸出功

两种高分子固体电介质的接触带电

当两种电介质相互接触时，接触面上的电荷皆分布在一定深度的表层内ε1、ε2分别表示两种电介质的介电系数pm1、pm2两接电介质表层的体电荷密度，d1、d2电荷层厚度(穿透深度)应用高斯定理可界面两侧X处电场强度。

4 结论

由于静电的种种干扰和危害，在各种产业部门的日常生活方面对抗静电有着广泛的需求。纺织生产中常遇到的固体接触带电发生于金属之间，金属—电介质与电介质之间的相互接触，金属—金属间紧密接触虽能产生偶电层，但分离时接触面两连接正、负荷将互相中和，结果两金属均不带电。而处于绝缘状态的金属——离分子电介质，高分子电介质之间紧密接触时，两者都会带电。

参考文献：

[1] 冯云生,佟白.聚醚磷酸酯两性表面活性剂对涤纶和锦纶织物的抗静电研究[J].染整技术,2017,(02):43-46.

[2] 马娟,金剑,金欣,肖长发.抗静电聚酯纤维及织物的研究现状[J].合成纤维,2016,(10):1-5.

[3] 刘元军,刘国熠,赵晓明.滑石粉涂层复合材料的制备及其介电性能和电导率[J].材料导报,2017,31(18):28-32.

[4] 刘元军,赵家琪,赵晓明.反应温度和时间对聚苯胺/涤纶复合材料介电性能的影响[J].成都纺织高等专科学校学报,2017,34(03):13-16.

[5] 刘元军,郭映雪,赵晓明.碳纤维厚度和规格对介电性能影响[J].成都纺织高等专科学校学报,2017,34(01):1-7.

[6] 刘元军,赵晓明,梁腾隆.聚苯胺复合材料的介电性能研究[J].材料导报,2016,30(S2):304-307.