1、 1 毕业设计文献综述 纺织工程 防静电、电磁波辐射功能性面料的设计 一、 选题的目的及研究意义 从古到今，人们在解决了温饱问题之后开始注重穿衣，所谓吃饱穿暖是人生活最基本的两件大事。随着改革开发的深入，社会经济的快速发展，中国人民的生活水平也有了很大的提高。人们不仅满足于穿暖，更开始注重穿好。所以各种合成纤维陆续登场，被制作成了外型美观、穿着舒适的服装。但是合成纤维 亦有其弊端，即其织物易于产生静电。随着静电在织物上的积聚，将会产生火花放电，重者引起爆炸或燃烧，轻则造成产品的报废或对仪器的干扰 1。此外，静电对人 体也有着严重的危害，如静电会影响人的新陈代谢平衡、人体钙质的流失、使人体内血糖
2、的增加、造成维生素 C严重流失等等，可见静电会给人们日常生活和生产带来诸多不便和危害 2。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。 静电（
3、 static electricity），是一种处于静止状态的电荷。 摩擦或感应都能产生静电。 电磁波（又称 电磁辐射 ） ， 从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。 电与磁 可说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生 磁场 ），变化的磁场则会产生电场。变化的 电场 和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场 ， 这 就 是 电 磁 场 ， 而 变 化 的 电 磁 场 在 空间 的 传 播 形 成 了 电 磁 波 。 电磁屏蔽（ electromagnetic shield ）是指利用 导 电材料 或 铁磁材料 制成的部件对大容量汽轮发电机定子铁心
4、端部进行屏蔽，以降低由定子绕组端部漏磁在结构件中引起的附加损耗与局部发热的 措施 。 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 。研究表明，长期暴露在电磁辐射下，电磁强度只要达到 1 mG，就可2 使抗体无法与血细胞结合；电磁强度达到 10 mG，可使胸腺细胞死亡，免疫力下降；电磁强度达到 40 mG胚胎发育异常，导致畸形胎儿 4。经医学研究证明，电磁辐射可对生物体产生三种作用：致热效应、非致热效应和累积效应，且均会对人体器官、组织和系统产生不同程度的危害 5。 以前不被看重的静电、电磁波辐射在近十年来受到了很大的关注。特别在电子
5、行业，防静电、电磁波辐射面料的设计具有重大意义，对于一些特殊人群，比如孕妇，那意义就更加重大了。防静电、电磁波 辐射面料的设计，关系到人们的切身利益了，如何设计出有效防静电及电磁波辐射的面料而且该面料有符合人们日益增加的服用需要，已经成为世界性的课题。 二、主题部分 1.防静电面料设计的国内外的历史背景、现状及发展方向 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
6、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
7、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 6。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。 2.防静电的方法 纺织面料的抗静电加工方法通常有以下三种类型： 一是织物用抗静电整理剂整理；二是以提高织物吸湿性为目的的纤维接枝改性、亲水性纤维的混纺和交织；三是混纺或者嵌织导电纤维。 上述三种类型中，第一和第二种织物的抗静电性主要依靠吸收空气中的水分来实现，因此其抗静电效果对环境的湿度依赖性极大，在低湿度下便会失去抗静 电性，致使其应用范围受到限制。第三种采用导电纤维与普通纤维交织或嵌织的方法，具有其独特的优点：首先，织物的抗静电性受周围环境的影响很小，即使在相对湿
8、度小于 30的情况下，仍有较好的抗静电性；其次，织物 3 抗静电的耐洗性较好。采用导电纤维交织或嵌织，是最为行之有效的方法 7。导电纤维包括金属纤维、碳纤维及有机导电纤维，品种比较丰富。虽然导电纤维比较昂贵，但是其添加量比较小，而且效果非常的显著，并且其对面料的服用性能没有多大的影响，所以现在世界上主要用这个方法生产防静电面料。 染整工艺的后整理对织物的防静电效果 也是很有效的，涤纶导电织物经退浆后的半衰期虽有所增大，但仍能满足抗静电要求；涤纶导电织物经 5g/L NaOH的碱减量处理 (减量率 13.24 %)，其抗静电性能超过退浆后的水平；涤纶导电织物经分散红 SF-B、分散黄 UN-SE
9、和分散蓝 SF-G(质量分数 4%、 pH值 5.0和温度 130 )染色，抗静电性能较好、上染率较高，对金属丝遮盖性好，能满足质量要求；涤纶导电织物在染色的基础上，再经 10 g/L柔软剂 MEGSOFT LUX整理，抗静电性能较好 (半衰期 1.70 s)、耐洗色牢度较好 (4 5级 )、手感良好，且色光变 化小，能实现抗静电性的最大化保留 8。 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，但与树脂的相容性较差，并对产品的透明性有影响。非离子型抗静电剂的相容性和耐热
10、性能良好，对制品的物理性能无不良影响，但用量相对较大。两性离子型的最大特点是既能与阳离子型又能与阴离子型抗静电剂配合使用，抗静电效果类似于阳离子型，但耐热性能不如非离子型9。 3 .防电磁波辐射面料设计的国内外的历史背景 、现状及发展方向 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
11、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，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
12、始走向民用并受到消费者青睐 10。4 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。 4.防电磁波辐射的方法 防电磁波辐射功能纺织品的开发依据应用的原材料及加工方式的不同，大致有两条途径：一是用具有电磁屏蔽功能的纤维加工成纺织品；二是在织物上施加具有电磁波屏蔽性的功能整理11。 应用电磁屏蔽的远离，防止电磁波的伤害被认为是防电磁波辐射的理论支撑点。电磁场的屏蔽按性质分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽，通常的 屏蔽主要是对电磁
13、场的屏蔽。 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。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；手性介质吸收剂；多元复合电磁波吸收剂；多晶铁纤维吸收剂等。这些吸收剂在吸波性能方面优于传统的吸收剂，其中由于纳米材料的体积效应和表面效应，纳米相吸收剂除了具有良好的吸波性能外，还兼有多功能、宽频带、省材轻便等特点，深受材料界的关注。 不锈钢纤维在防电磁波面料生产中经常出现， 不锈钢纤维可与棉、涤均匀混纺而织成防电磁波辐射的织物，防护效果明显；采用不锈钢纤维混纺方法生产的防电磁波屏
14、蔽织物具有质地柔软、透气性好、穿着舒适、耐洗涤等优点，且屏蔽性能与环境温度、湿度无关，防护作用可靠 12。由于不锈钢纤维的导电性，使得其混纺织物具有电磁波辐射屏蔽功能，它利用不锈钢纤维的导电性来反射电磁波，从而对人体进行保护 13。 在织物表面 采取直接涂层整理应该足经济可行的方式之一。即在涂层剂中加入已分散好的电磁波吸收刺，经涂层整理、热处理后就可存织物表面包覆一层含有 fn磁波吸收剂的薄膜，当涂层体 私 电阻率达 1 u1 10。 3n gill时，屏蔽效率可达到 30dB以上，此时屏斌的 fn磁波能达到 95%以上。 三、总结部分 对于现在纺织行业面料设计这块，对于防静电、电磁波辐射的研
15、究还不够难以，满足人们日益增长的健康需求。 目前我国防静电织物的加工方式： (1)用抗静电整理剂作后整理，使织物获得一定的防静电性能。这种加入方式成本低，操作5 方便，只是织物经过反复的洗涤，其性能会逐渐减弱甚至消失。 (2)以提高织物吸湿性为目的的纤维接枝改性，亲水性纤维的混纺和交织，即将导电短纤与其他纤维混纺制成织物。这种加入方 式的织物防静电性能好而且持久，但成本较高，一般作为加油站、鞭炮厂、燃气站等易燃易爆场所工作人员的工作服。 (3)采用将导电长丝或者纱线均匀分散地嵌入织物中的方法，先将导电长丝与短纤复合纺成导电纱线，再在织造时采用均匀嵌入的方式加入到织物中，使织物获得永久的防静电性
16、能。这种加入方式生产的织物成本较低，防静电性能和持久性好，且穿着舒适，适合作为服装及家纺产品，逐渐被人们接受和喜爱 14。 防电磁辐射服装不再仅仅是一些特殊领域人员的防护服，它将逐步应用到日常生活。所以防电磁辐射的服装的开发和研究前景将十分广阔， 意义也将十分深远。因为人体的特殊性和电磁波的复杂性，防电磁辐射服装在面料选择、款式造型、结构设计、加工处理以及服装的整体效果测试等方面都要进行深入的研究和开发 15。 不难看出，防静电与电磁波存在着许多共同点，在加入导电纤维消除静电的同时，对电磁波也起到了一定的防护作用，所以在实际生产防护服装的时候，我们要利用好资源，求同存异，在付出最低代价的情况下
17、取得最大的成效。 随着科研人员研究的深入，抗静电及防电磁波辐射面料的结合设计及生产必将在未来的不久有重大的进步。 四、参考文献 : 1 陈日藻，侯庆华导电 纤维及织物的研究 J产业用纺织品， 1986， (1)： 10-12 2 商成杰功能纺织品 M北京：中国纺织出版社， 2006： 418-422 3 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 4 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 5 展义臻，王炜，赵雪等高效宽频电磁屏蔽织物的开发 J印染， 2008， 27(22)： 35 3
18、6 6 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 7 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 8 李俊，汪澜染整工艺对涤纶导电织物抗静电等性能的影响 J丝绸， 2010,17（ 5） :3335 9 宣兆龙 ,易建政 ,杜仕国 .抗静电剂的研究进展 J.塑料工业， 1995， 27(5) ： 39 42 6 10 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 11 刘越 ,马晓光 ,崔河 .防电磁波辐射功能纺织品的开发 J.印染， 2001 27(8):50 52 12 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)： 4345 13 文珊 .防电磁波辐射织物的性能研究 D.苏州大学硕士论文 ,2004. 14 朱宏达 ,朱彩红 .永久性防静电织物的性能与生产要点 J.上海纺织科技， 2010 38(8)：37 38 15 汪秀琛 ,张欣 .防电磁辐射服装研究 C.2005 现代服装纺织高科技发展研讨会论 文集 2005:519 523
