Применение полимерных композитов в качестве регулятора электрических свойств текстильных материалов

УДК 678.02

Р. Ф. Гатиятуллина, А. Н. Бадрутдинова

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ В КАЧЕСТВЕ РЕГУЛЯТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: Полимерные композиты, электропроводность, текстильные материалы.

В статье рассмотрены методы снижения электризуемости текстильных материалов посредством применения полимерных композитов. Сделан вывод, что изменяя состав полимерной композиции, возможно регулирование диэлектрических свойств тканей.

Keywords: Polymer composites, electrical, textile materials.

The article describes the methods to reduce the electrified textile materials by-Application-of polymer composites. It is concluded that changing the composition of the polymer composition may regultion of the dielectric properties of tissues.

Электрические свойства тканей стали активно изучаться в связи с широким применением в текстильной промышленности синтетических волокон.

Электризация - процесс генерации и накопления зарядов статического электричества. Текстильные материалы приобретают статический заряд в процессе выработки или эксплуатации [1].

Основной причиной электризации текстильных материалов является их трение друг об друга и относительно других поверхностям.

Если при контакте или трении на волокнистом материале возникает электрический заряд, то он может более или менее быстро стекать в окружающее пространство или же нейтрализоваться эквивалентными противоположными зарядами благодаря электропроводности волокна, которая складывается из поверхностной проводимости самого вещества и объемной проводимости.

Электрическая проводимость волокнистых материалов отдельных видов различна. Это объясняется влиянием структуры волокон на их электрическую проводимость. В значительно большей степени на проводимость волокнистых материалов влияют влажность и различные посторонние вещества. В противоположность металлам и жидкостям-электролитам, которые, как известно, имеют очень хорошую проводимость, текстильные волокнистые материалы относятся к твердым электролитам, имеющим сложную ионную проводимость. Значения удельного поверхностного электростатического сопротивления волокнистых материалов лежат в пределах 106 -1014 Ом*см [2].

При эксплуатации текстильных изделий вследствие электризации наблюдаются явление прилипания изделия к телу, что не только портит внешний вид, но и вызывает неприятные ощущения. Еще более неприятные ощущения возникают, когда на изделии накапливается большой по величине заряд, приводящий к разряду при соприкосновении с заземленными предметами. Человек в этом случае ощущает весьма чувствительный укол.

Электризуемость тканей приводит и к некоторым побочным отрицательным явлениям. Так, сильно электризующиеся ткани из синтетических

волокон характеризуются высокой степенью загряз-няемости. Хотя поверхность волокон и тканей очень гладкая, частички загрязнений притягиваются к поверхности ткани за счет электростатического притяжения и прочно на ней удерживается.

Снижение электризуемости текстильных изделий осуществляется путем нанесения препаратов, характеризующихся способностью в диссоциации даже при небольшой влажности. Увеличение проводимости за счет этих препаратов способствует быстрому стеканию зарядов, которые не накапливаются до критических значений.

Полимерные композиты широко используются в различных видах специальной одежды, где очень важно иметь материалы с определенными электрическими характеристиками. К таким характеристикам, значение которых бывает необходимо регулировать, относятся электропроводность, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и др.

Электропроводность является обратной величиной электрического со-противления, которое зависит от объема и от поверхности образца полимера. Значения величин удельного электрического сопротивления для некоторых полимеров приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения удельного электрического сопротивления некоторых полимеров

Полимер Сопротивление

Объемное гоб, Омхм Поверхностное гпов, Ом

1. Полиамид 1011-1013 1012-1013

2. Поливинилхлорид 1010-1014 1013-1014

3. Полиэтилентерефталат 1013-1014 1014-1015

4. Поликарбонат 1014-1015 1014-1016

5. Полиэтилен, полипропилен 1014-1015 1015-1016

6. Полистирол 1014-1016 1016-1017

7. Политетрафторэтилен 1015-1017 1016-1017

8. Полифениленоксид 1015-1017 1016-1017

9. Фенопласты 107-1011 1010-1014

Электропроводность полимеров тесно связана с их химической чистотой. Примеси значительно изменяют этот показатель. Например, содержание влаги в полиамиде в количестве 0,1-1,0 % по массе увеличивает электропроводность в 1000 раз. Аналогичным образом влияют пластификаторы, обладающие повышенной подвижностью ионов [3]

Наполнители могут влиять на электропроводность по-разному в зависимости от их природы. Высокое содержание электропроводных наполнителей (металлических порошков, графита) позволяет значительно увеличить электропроводность полимерного материала.

Каких-либо ограничений для применения полимеров в качестве связующего при создании электропроводных полимерных материалов не существует. Это могут быть жесткие термо- и реакто-пласты с постоянной формой изделия или резинопо-добные материалы с изменяющейся при нагружении формой, т. е. материалы, способные к большим обратимым деформациям.

В качестве электропроводных наполнителей используют порошки железа, меди, алюминия, никеля, олова, висмута, кадмия, палладия, а в некоторых случаях - серебра и золота. Размер частиц металла составляет (1-3)*10-7 мм. Механизм электропроводимости полимеров зависит от содержания металлических частиц, которое может доходить до 90 % по объему. Широко используют для получения электропроводных полимерных материалов технический углерод и графит, как в виде порошков, так и в виде волокон и тканей. В последнем случае получают электропроводные материалы с высокой прочностью, обладающие анизотропными свойствами.

Электропроводные полимерные материалы широко используются в производстве радиоэкрани-рующих изделий и оболочек. Радиоэкранирующие свойства таких изделий увеличиваются с ростом электропроводности полимерного материала.

Диэлектрические характеристики полимеров имеют большое значение. В частности, от них зависит способность материалов к быстрому нагреву в переменном электрическом поле высокой частоты. Эти характеристики определяются строением полимера и зависят от частоты и напряженности переменного электрического поля и температуры материала. Тангенс угла диэлектрических потерь различных полимеров изменяется от 10-1 (фенопласты) до 10-4 (фторопласт-4, полиэтилен). Диэлектрическая проницаемость зависит от полярности полимера. Этот показатель изменяется от 1,9 неполярных полимеров (фторопласт-4) до 8,0 полярных (полиуретан) [4]

В результате можно сделать вывод, что изменяя состав полимерной композиции, возможно создавать текстильные материалы с заданными диэлектрическими свойствами.

Литература

1. Полонник П. А. Борьба со статическим электричеством в текстильной и лёгкой промышленности. - М.: Лёгкая индустрия, 1966. - 166 с.

2. Гатиятуллина Р.Ф. Зависимость процесса генерации зарядов статического электричества на поверхности текстильных материалов от влияния различных факторов / Р.Ф. Гатиятуллина, Л.Н. Абуталипова // Вестник технологического университета, - Т.15 №7, -2012. - С.332-333.

3. Тараканов Б.М. Термическая, лазерная и радиационная обработки волокон и нитей с целью модификации структуры и свойств: диссертация ... доктора тех.наук: 05.19.01 / Тараканов Борис Михайлович; [Место защиты: Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна] - Санкт-Петербург, 2010 - Количество страниц: 615с.

4. Гатиятуллина Р.Ф. Модификация поверхности полимерных текстильных материалов под воздействием лазерного излучения в инертной среде СО2 / Р.Ф. Гатия-туллина, Л.Н. Абуталипова // Вестник технологического университета, - Т.15 №7, - 2012. - С.332-333.

© Р. Ф. Гатиятуллина - ст.преподаватель кафедры моды и технологий КНИТУ, renatafg@rambler.ru; А. Н. Бадрутдинова -ст.преподаватель кафедры моды и технологий КНИТУ, badrutdinova@mail.ru.

© R. F. СайуаШШпа - senior lecturer of fashion and technology KNRTU, renatafg@rambler.ru; A. N. Badrutdinova - senior lecturer of fashion and technology KNRTU, badrutdinova@mail.ru.