灰色导电布(产业性功能纤维——导电纤维)

产业性功能纤维 ——导电纤维

• 研究导电纤维的目的：

消除纤维及其织物的静电，防止因静电而产生危害的发生。其制晶可用予静电感应屏蔽，混有少量导电纤维的织物还可用作特种工作服、防尘刷等。

• 导电纤维的定义

指在聚合物中混入导电介质所纺制成的化学纤维或金属纤维、碳纤维等。

• 导电纤维的性能 具有远高于抗静电纤维的优异的消除和防止静电的性能，且比电阻值持久不变并基本上不受湿度影响。
• 导电纤维的分类

按导电成分分布状态，分为均匀型、被覆型和复合型三类。一般采用混溶、蒸镀、电镀和复合纺丝等方法，在纤维中添加炭黑、石墨、金属粉或金属化合物等导电介质制得。

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• 原理

导电纤维能将产生的静电很快泄漏和分散，有效地防止静电的局部蓄积。导电纤维还具有电晕放电能力，能起到向大气释放静电的效果。电晕放电是在大气压或高于大气压条件下，电极表面曲率半径很小，放电空间电场不均匀，电极表面附近电场比较强时，发生的放电现象。在电极附近有一个发光的电晕层，层内电场很强，产生强烈的电离和激发。这种电晕放电是一种极微弱的放电现象，不会发生危险。因此，导电纤维在不接地的情况下，也可用电晕放电的方法消除静电。若导电纤维制品接触大地，则在电晕放电的同时，静电也通过导电方式泄漏入大地，其带电量就更小了。

• 分类

按导电成分划分导电纤维主要有4种:金属纤维、炭黑系纤维、导电型金属化合物纤维和导电高分子型纤维。

• 金属纤维导电性能好，耐热、耐化学腐蚀，但对于纺织品而言，金属纤维抱合力小，纺纱性能差，成品色泽受限制，多用于地毯和工作服面料，制成高细度纤维时价格昂贵。
• 碳黑系纤维是将碳黑与成纤物质混合后采用皮芯纺丝法制成的导电纤维，在保持纤维原有的力学性质以外，又获得了一定的导电性能，但是颜色单一，通常为黑色或灰黑色，在使用上受到了一定的限制。以粘胶、腈纶、沥青作为原丝，经碳化处理后的碳纤维，导电性能好，耐热，耐化学药品，但模量高，缺乏韧性，不耐弯折，无热收缩能力，适用范围有限。以普通纤维为基底，用涂层法在纤维表面涂上碳黑的纤维，碳黑易脱落，手感不好，且碳黑在纤维表面不易均匀分布。
• 导电型金属化合物纤维，以铜、银、镍和镉的硫化物、碘化物或氧化物为导电材料，以混合纺丝法、吸附法或化学反应法制成，牢度较好，其中铜、银化合物还具有一定的附加功能，如抗菌、除臭，但是银的成本偏高，而铜、镍和镉的硫化物和碘化物的导电纤维较碳黑系纤维差，电磁屏蔽性能一般，主要用于抗静电。
• 导电高分子型纤维中，由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，纺丝困难，价格更高，也难在纺织品中广泛使用

应用

用导电纤维制成的导电织物具有优异的导电、导热、屏蔽吸收电磁波等功能，被广泛应用于电子及电力行业的导电网、导电工作服;医疗行业的电热服、电热面、电热绷带;航空、航天、精密电子行业的电磁屏蔽罩等。导电纤维可用于抗静电纺织品、防电磁辐射纺织品、智能纺织品和军工纺织品等领域。

• 1.抗静电纺织品

导电纤维是以电子导电为机理的功能纤维，通过电子传导和电晕放电来消除静电。由于纤维内部含有自由电子，其抗静电特性无湿度依赖性;导电纤维的电荷半衰期短，在任何情况下，都能在极短的时间内消除静电，利用导电纤维来防止静电的产生和危害具有广泛的环境适应性。根据导电纤维电导率大小及织物的组织结构，在一般纤维中混入0.05%~5%的导电纤维即可达到抗静电效果。

用导电纤维制成的具有抗静电效果的工作服，适用于油田、石油加工、煤矿、电子工业、感光材料工业以及其他易燃易爆的场合，也适合于作为无尘无菌服或特种过滤材料等。

• 2.防电磁辐射纺织品

电磁屏蔽是采用低电阻率的导电材料对电磁流具有的反射和引导作用，在导体材料内部产生与原磁场相反的电流和磁极化，从而减弱原电磁场的辐射效果。用作防电磁辐射的导电纤维要求其电阻率很低，通常只有10~10Ω/cm。近年来，由于电子电器设备和通信设备的广泛应用，电磁辐射的干扰使设备产生的误操作、图像声音障碍以及对人体的危害等，引起人们对开发电磁屏蔽材料的关注。低电阻率的导电纤维的开发和市场的紧销，也正是由此引发。

防辐射面料,金属纤维面料,孕妇服装面料

利用导电纤维的电磁波屏蔽性，可将其用于制作精密电子元件、高频焊接机等电磁波屏蔽罩，制作有特殊要求的房屋的墙壁、天花板及吸收无线电波的贴墙布等。日本应用表面敷铜的导电纤维混纺或制成非织造布，现已大量用于电磁波屏蔽和吸收材料，如作轮船的电磁波吸收罩等。

• 3.传感器纺织品

柔韧的导电纤维应用电子传感器的原理制成的传感器纺织品，具有轻便易携带等优点，在各个领域都有广泛的应用。日本太阳工业公司用碳纤维开发了检测最大应变的传感器，可用于建筑物、道路、工厂、飞机、索道等结构的安全诊断。

银和氯化银的混合高性能混合布料织成的心电监测智能服饰，该智能服饰通过微小的监测设备就能实现对心脏的24小时监测，

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• 4.军工纺织品未来的战争将是高技术条件下的信息化战争。在这样的战争中，作战节奏快，攻防转换频率快，战争态势瞬息万变，传统的士兵作战装备显得严重落后。要提高现代战场中士兵的综合作战能力，就必须提高士兵获取、处理、传递信息的能力，使士兵对战场态势的了解达到较高的水平，采用导电纤维制成的信息化服装恰好满足了这一要求。

大部分导电纤维对电、热敏感，导电纤维织制成的织物能防止热成像设备的侦察，由此可制成单兵热成像防护服。导电纤维与树脂、橡胶等低介电基体复合，可制成电磁波吸收材料，该材料能够吸收雷达波，躲避雷达的跟踪，实现武器装备隐身的目的。美国研制的变色军服，就是在织物中加入了导电纤维构成的导通电路，通过控制温度使军服中的热变色油墨发生变化，从而使军服的颜色根据外界的环境色作出相应的变化，成为一种环境反应性伪装。

• 5.其他应用

通过选择功能性导电添加剂，还可以制备出除导电功能以外具有其他功能的纤维材料，如抗菌、远红外等。日本三菱公司运用复合纺丝技术，通过在芯部混人高浓度的白色导电陶瓷微粒，使纤维具有导电性能。同时，由于所加陶瓷微粒具有光热转变特性，将此纤维以10%的量与常规纤维混纺后，在光源照射下，可使织物温度上升到28℃。这种纤维不仅使穿着者感到温暖，而且水洗后，其日晒晾干时间为常规纤维的2/3，速干性是这种纤维的附加特性。由于这种纤维的导电性微粒在纤维的芯部，通常的加工、洗涤、染色等都不会影响纤维的导电持久性。

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发展前景

使用导电纤维是纺织材料抗静电技术发展的基本方向。从国内外的应用经验来看，被覆型和复合型有机导电纤维最适合于制备永久性的抗静电纺织品。从纺织产品抗静电功能的需求特征来看，导电纤维应着重发展两大类品种:第一类，适应民用纺织品各种染色性能需要的金属化合物复合白色高电导有机导电纤维;第二类，适应特殊功能纺织品(如无尘无菌防爆工作服、电磁屏蔽织物等)需要的炭黑涂敷或炭黑复合高电导有机导电纤维。

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