1、 1 毕业设计 开题报告 纺织工程 防静电、电磁波辐射功能性面料的的设计 一、选题的背景、意义 上世纪 50年代后期，国外就开始了织物抗静电技术的研究。到了 60 70年代，日本、德国、美国等工业发达国家陆续提出对抗静电织物及服装的要求。一些发达国家的防静电产品从八十年代以后发展迅速，已经从低档、简单的防静电产品发展成为质优、高效和多功能的产品。在六十年代，我国就开始有服装生产企业开始研制防静电工作服，并且生产出了我国第一代防静电工作服，基本能够解决电子元件生产单位、电子计算机站精密仪器等静电敏感区的防静电问题。虽然近 年来此类产品发展较快，但我国自主研发的力度有限，产品的开发大多停留在借鉴国
2、外先进国家的研究成果的阶段上，缺乏自主创新能力。就面料来说，国内企业往往通过仿制日本和韩国的薄型或透气性较好的面料来进行生产：就服装来说，国内企业也多借鉴客户所提供的样衣进行服装局部的修改，而没有对整套服装进行系统的研究，没有切实有效地根据我国的国情、根据企业已经多年积累的经验对服装进行研发。因此目前在国内，虽然也有一些企业专门从事防静电工作服的生产，但是产品在国际市场上仍然缺乏竞争力远远不能满足国际上对此类产品的需要 1。所以 研究新型防静电面料，使其在服装生产方面在国际上取得竞争力迫在眉睫。据统计，近 60半导体的损坏是由静电造成的，而受静电破坏的半导体元器件。大约 10会彻底报废， 90
3、性能出现不稳定的现象，造成维护成本增加。美国的电子工业部门每年因静电危害损坏电子元件的损失超过 100亿美元。美国从 1960 1975年由于静电引起的火灾爆炸事故达 116起。 1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国 3艘 20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起火灾，并相继发生爆炸，引起了世界科学家对静电防护的关注 3。如果没有静电的存在，上述 的灾难将不会发生，这就是防静电很实在的意义了。 为了减少或消除电磁波辐射对人体造成的危害，从 20世纪 30 40年代开始，发达国家就进行了特种防护服装与织物的研究。到 20世纪 80年代，美国开发了用金属网或金属材料对电磁波的反射和吸收作用
4、实现屏蔽功能的防护服，日本等国研究并发明了用不锈钢纤维织物纤维混纺织成的屏蔽织物，制成屏蔽服装用在微波防护上，比如雷达防护等。在 20世纪 80年代后期到 90年代初期，为防止家用电器的辐射危害，特别是对妇女与少年儿童的影响，发达国家掀起了“孕妇”穿屏蔽2 围裙、屏蔽大褂、青少年穿屏蔽马 甲、屏蔽西装的热潮，防电磁辐射服装进入家庭，拓展到民用服装市场。 20世纪 90年代中期，日本率先研制成功金属化纤维。我国在 20世纪 60年代就开始研究电磁辐射与防护服， 70一 80年代正式生产铜丝与柞蚕丝混纺布制成的屏蔽服和微波吸收防护服。此后不锈钢软化纤维屏蔽织物、特殊工艺镀膜屏蔽织物与服装也相继问世
5、，但直到 90年代中期才 真正进入民用市场。 90年代开始，随着多功能保护服的开发和应用，以及新闻媒体有关电磁波对人体影响的报道的增多，人们自我保护意识加强，防辐射服装开始走向民用并受到消费者青睐 2。防电磁辐射相对 防静电来说没有那么的广泛性，但是其严重性比静电高出很多，特别是对于特殊行业的人群。对于防电磁波辐射面料的研究意义重大。在服装生产方面取得国际竞争力是老生常谈的话题，也成为现阶段国内此方面研究的首要难题。电磁波是继空气、水、噪声污染之后的第四大污染源。电磁波对人体的危害是多方面的，女性和儿童尤其容易受到伤害。防电磁波辐射伤害对人类来说关乎切身利益的，消除电磁波不但减少了因此产生的无
6、数灾难使人类更健康，这无疑是造福全人类的。 二、相关研究的最新成果及动态 1.防静电方面 外部抗静电剂针对织物是在纺织印染过程 对织物进行抗静电表面处理或使用树脂整理的方法，目前有一种纳米 MgO整理技术利用 MgO较好的导电能力使其附着在织物表面和纤维间隙增大电荷的逸散同时纳米粒子增大了总的表面积有利于水分在表面吸附降低了电荷量 3 目前绝大多数防静电织物是采用导电纤维制作其中尤以导电成分复合型，即复合纤维使用最多。在纺织时将导电纤维材料均匀地混入织物，其方式主要是交织。导电纤维呈栅格状分布在织物中由于导电纤维含量的减少使得织物抗静电性能降低 4，通常致密的栅格 (例如5mmx5mm)会比稀
7、疏的栅格 (20mmx20mm)抗静电能力更强，但织物成本会增加 5。近年来，以涤纶为基材、炭黑为导电性材料、截面为三点式的导电纤维的研发已成为一个重要的趋势，其具有良好的导电性、柔软性和强度，产品适用性强，应用前景广泛 6。 抗静电剂的发现也是一种很有效的防静电方法，阳离子型抗静电剂的抗静电性能优良，但耐热性相对较差，而且对皮肤有害，因此一般用作外部涂敷型。阴离子的耐热性和抗静电效果都比较好。 用抗静电整理剂 Qc一 147l与三防整理剂 HPC_4和 HPC 1同浴工艺，整理工艺为：抗静电整理剂 QC-147l 30 g L，三防整 理剂 HPC4 20 g L， HPC l60 g L。
8、醋酸 2 g L，焙烘条件 180 40 s7，效果显著。 2.防电磁波辐射方面 电磁波传播到达屏蔽材料表面时，通常有 3种不同衰减机理：一是在入射表面的反射衰减；3 二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被屏蔽材料吸收的衰减，三是在屏蔽体内部的多次反射衰减2。电磁场以电磁波的形式传递能量，只有使用电磁波吸收剂 (或吸波材料 )，使电磁能转化为热能或其他能量形式，才能有效清除电磁污染。吸波材料的研究与应用已成为人们解决电磁污染的研究热点。现代高新技术的飞速发 展给吸波材料提出了超宽频、多频段、高吸收、耐高温、耐腐蚀、重量轻等方面的要求。目前正在研究开发的新型电磁吸收剂主要有纳米相电磁波吸收剂；手性介
9、质吸收剂；多元复合电磁波吸收剂；多晶铁纤维吸收剂等 . 由于金属、金属氧化物在细化为纳米粒子时，比表面积增大，处于颗粒表面的原子数越来越多，悬挂键增多，界面极化和多重散射成为重要的吸波机制，对普通纺织品通过纳米后整理技术进行电磁辐射整理，实现织物的电磁屏蔽功能。用纳米对织物后整理的方法有将纳米粉体作为固体物质直接加入织物后整理剂中，使纳米粉体均匀分散在织物上； 将纳米粉体的微乳液和织物后整理剂均匀混合，使织物通过这种含有纳米的整理液，以达到整理效果；将含有纳米材料的整理剂在一定的粘合剂存在下涂覆到织物表面，形成一种功能性涂层，形成的织物具有涂层簿、附着力强、柔软、透气性好的特点 8。目前关于用
10、不锈钢纤维在防电磁波辐射的应用中的研究动态包括： 1. 不锈钢纤维在不同原料、不同混纺比条件下的纺纱工艺； 2.不同牵切比、不同混纺比的棉与不锈钢纤维织物对防电磁波辐射效果的研究； 3.涤棉与不锈钢纤维混纺比例及防护效果的研究； 4.纯化纤与不锈钢纤维混纺比例及防护效果的研究 9。电磁波吸收剂的研究成效越来越显示出它的成效，它的选择性使用对使用效果有很大的影响，一般而言，好的电磁波屏蔽性能是指材料同时具有高的反射损耗和高的吸收损耗。从实际情况来看，高反射电磁波有影响器件内部正常工作，对外界器件造成电磁干扰的弊端，因而选择高吸收低反射电磁波的思路更台理。即选择那些在电磁场下具有较大涡流损耗的导电
11、材料与具有较大磁损耗的导磁材料。同时由于在最新领域的导电、导磁纳米材料的体积效应和表面效应，使其具有许多独特的性能，因而纳米材料具有较高研究价值 10。 三、课题的研究内容及拟采取的研究 方法、技术路线及研究难点，预期达到的目标 1.研究内容 研究静电和电磁波辐射的基本性能和特点；防静电、电磁波辐射材料的筛选；防静电、电磁波辐射织物设计方法的研究；防静电、电磁波辐射织物加工技术要点分析；防静电、电磁波辐射织物性能测试和结果分析。 2.研究方法 4 在大量检索国内外相关文献、资料的基础上，归纳、分析提出课题的研究方案，并根据研究方案确定试验方法和步骤。 3.技术路线 相关文献资料查阅、分析研究
12、静电和电磁波辐射的基本性能和特点分析研究 防静电、电磁波辐射材料的筛选用 制备防静电、电磁波辐射 功能性面料 面料相关性能的测试、分析 4.研究难点 防静电、电磁波辐射功能性织物的设计与性能测试。 5预期目标 使设计的防静电、电磁波辐射功能性织物性能符合国家标准要求。 四、论文详细工作进度和安排 2010年 11月 01日 2010年 11月 22日：毕业论文的选题（确定选题）； 2010年 11月 23日 2011年 01月 01日：完成并提交文献综述、开题报告和外文翻译； 2011年 02月 21日 2011年 03月 11日：完成毕业论文（设计）初稿并通过学院组织的审核； 2011年 0
13、3月 12日 2011年 05月 03日：毕业实习并接受学校的抽查； 2011年 05月 04日 2011年 05月 12日：完成并提交毕业论文； 2011年 05月 13日 2011年 05月 22日：毕业论文（设计）评阅； 2011 年 05 月 23 日 2011 年 06 月 03 日：毕业论文答辩。 五、主要参考文献 1 周双燕，陈雁防静电无尘服装的设计与生产 J现代纺织技术， 2006 14(3)： 45 48 2 伏广伟，湛权 民用防电磁辐射服装的开发及屏蔽效能评价 J 纺织导报， 2010，（ 1）： 2325 3 俞巧珍 纳米粒子处理对聚酯织物抗 静电性能的影响纺织学报 20
14、07， 28(12)： 19-23. 4 陈振洲，陈慕英，陶再荣 导电纤维在防静电针织物中的含量及性能研讨，上海纺织科技，2003， 31(8)： 58. 5 李亿光浅谈防静电织物的应用及发展前景 J中国个体防护装备， 2010,14（ 2）： 27 29 6 金关秀，李琪，莫穷等导电纤维间距对织物抗静电性能的影响 J广西纺织科技， 2010,16（ 2） :34 36 5 7 柴化珍 ， 马学亚 ， 冯森 . 涤盖棉面料的防静电和三防同浴整理工艺 J.印染 2009， 35(8)：25 26、 38 8 贾桂芹，王进美纳米防电磁波织物的开发 J毛纺科技， 2004， 21（ 12）： 17 20 9 毋录建，祝锐，张健不锈钢纤维在防电磁波辐射中的应用 J针织工业， 2000， 16(5)：43 45 10 马晓光 ,刘越 ,崔河 . 防电磁波辐射纤维的发展现状及工艺设计探讨 J. 合成纤维 , 2002 31(1) :14 17
