纺织品静电性能检测结果的影响因素分析

文/应 乐 黄海燕 黄文斌 李丛滩 颜春梅

纺织品在使用过程中容易积聚静电，当纺织品带有静电时，轻则影响纺织品的美观，对人体穿着产生不适感，重则引起生产障碍、火灾爆炸。因此，纺织品抗静电性能的检测就尤为重要。目前国内测试纺织品抗静电性能的标准GB/T 12703.1—2021《纺织品 静电性能试验方法第1部分：电晕充电法》（以下简称新版标准）于2021年12月1日代替GB/T 12703.1—2008（以下简称旧版标准）。新版标准修改采用ISO 18080—1:2015《纺织品 织物静电性能评价的试验方法 第1部分：电晕充电法》，与旧版标准相比，有几处比较关键的技术变化。本研究将围绕新旧标准的差异点，对8种单组分试样进行试验，来对比分析新旧标准的差异点及纤维类型等因素对抗静电测试结果的影响。

1 纺织品静电压半衰期测试方法

1.1 测试原理及测试结果表达

GB/T 12703.1的测试原理是通过充电装置对试样施加电压至稳定，然后断开高压电源，试样表面聚集的电荷开始逸散，试样上的静电压值随之自然衰减。测试通过确定试样的峰值电压和静电压衰减至初始值一半所需的时间，来量化试样的抗静电性能。测试结果包含峰值电压和半衰期两个部分。

1.2 新旧标准比较

对比标准GB/T 12703.1新旧版本的测试程序及结果表达，其差异主要集中在预处理的预烘温度、环境湿度、放电时间、测试次数及抗静电性能评价要求等方面，具体见表1和表2。

表1 标准GB/T 12703.1新旧版本测试要求对比

表2 标准GB/T 12703.1新旧版本抗静电性能要求对比

2 纺织品静电压半衰期测试比对

2.1 试验设计

2.1.1 试验样品

本次对比试验采用了8种单组分样品，样品信息见表3。

表3 试验样品

2.1.2 试验仪器

本次对比试验主要采用了2款仪器，试验仪器信息见表4。

表4 试验仪器

2.1.3 试验方案

本研究结合新旧标准的差异点，采用控制变量法（A组、B组、C组）讨论预烘温度对纺织品抗静电性能的影响，通过按新旧标准执行测试（D组、A组）讨论环境湿度、评级系统等更新差异点对纺织品抗静电性能的影响，试验方案见表5。

表5 抗静电性能试验方案

纺织品抗静电性能的影响因素很多，本研究为分析不同单组分纤维的吸湿性能对纺织品抗静电性能的影响，对A～D组不同状态下的试样回潮率进行了测定，回潮率的测定方案见表6。

表6 回潮率测定试验方案

目前纺织品主要的抗静电整理方法有：织物表面亲水整理、纤维化学改性法、混纺或嵌织导电纤维、涂覆法等。抗静电整理的主要改进方向是：减少电荷的聚集、加速电荷的泄漏、中和产生的静电电荷。为分析静电整理的效果和耐久性，按GB/T 12703.1—2021测定了成分为涤纶的样品洗前、洗后状态下（8#、9#）的抗静电性能。水洗程序为使用GB/T 8629—2017规定的标准洗涤剂3，按照程序4N在40℃水温条件下循环水洗3次后烘干。

2.2 试验结果

通过对8种试样按不同方案进行试验，测得峰值电压和半衰期的试验结果见表7，试验结果评价见表8，测得试样的回潮率结果见表9。

表7 抗静电测试结果

表8 抗静电测试结果评价

表9 回潮率测试结果

2.3 结果对比与分析

2.3.1 预烘处理对测试结果的影响

A组、B组、C组进行了不同预烘方式的处理。由表7和表8可知，进行了预烘处理的A组和B组，测试结果基本一致，而未进行预烘处理的C组试样的半衰期（或残余电压百分比）均小于A组和B组的测试结果。其中，4#（羊毛）试样半衰期结果受预烘处理影响最大，未进行预烘处理的半衰期测试结果只有A组测试结果的29%；3#试样（粘纤）三组试验结果抗静电性能均为A级，但C组测得的峰值电压明显小于A组和B组，是A组测试结果的60%；5#～7#在不同预处理状态下抗静电结果较为一致，抗静电性能均较差，预处理方式对其影响很小。

由表9可知，试样进行预烘处理后，回潮率下降，且预烘温度越高，回潮率下降越大（50℃预烘的e组回潮率大于70℃预烘的f组）。预烘后的试样在放入相同的试验环境中进行吸湿，调湿24h后，达到吸湿平衡状态时回潮率基本一致（a组、b组），因此A组和B组的抗静电性能结果相近。

而未进行预烘处理的C组试样在放入试验环境中，由于实际回潮率（g组）较大，试样进行放湿。因为纤维的吸湿滞后现象，如图1所示，放湿达到的平衡回潮率（c组）大于吸湿达到的平衡回潮率（a组、b组）。因此C组的抗静电试验结果优于A组、B组。试样的吸湿性能越好，吸湿滞后现象的影响就越大。3#（羊毛）试样和4#（粘纤）试样在8种样品的吸湿性能中位列前二，因此受到预烘处理的影响最为显著，二者在C组抗静电试验结果上出现较为明显的差异；而几种化学纤维的回潮率较小，放湿和吸湿达到平衡回潮率造成的误差较小，因此预烘处理对其影响较小。

图1 吸湿滞后性图[6]

2.3.2 新旧版本标准对测试结果的影响对比

A组按旧版标准GB/T 12703.1—2008执行测试，D组按新版标准GB/T 12703.1—2021执行测试。由表7可知，D组试样的半衰期（或残余电压百分比）均小于A组的测试结果，相同样品按新版标准执行测试，测得的抗静电性能较好。

由表1和表2可知，新旧版本标准的主要差异体现在预烘温度、试验环境湿度、试验次数、放电时间和性能评定等方面。结合上文及表7～表9的试验结果，新旧版本标准对相同纺织品抗静电性能的主要影响因素是试验环境湿度和性能评定要求。

已知预烘处理不影响试样在相同环境达到的平衡回潮率，试样在相对湿度更高的环境下，达到的平衡回潮率更高，相应的试样抗静电性能更好。D组测得回潮率（d组）大于A组回潮率（a组），因此抗静电结果D组各试样均优于A组。

对于纺织品的抗静电性能评价，2021版的评价名称为“优异”“较好”“一般”“差”， 2008版的评价名称为“A级”“B级”“C级”，在表述形式上2021版相较更为直接明确。对于级别评定的要求上，2021版抗静电性能判定为一般及以上的半衰期要求，相比2008版C级及以上的要求放宽了4倍，并且越高的级别所要求的半衰期区间也越大。如#4（羊毛）试样按照2008版测试的抗静电性能评级为“C级”，而按照2021版测试的结果评价则为“优异”。

综上所述，相同的样品，按新标准执行测试，测得抗静电性能的结果和评价较好。

2.3.3 纤维成分对测试结果的影响对比

根据表7可知，试验测得纺织品的静电电压结果基本集中在1.2kV～1.5kV的范围内，表明多数纺织材料的最大带电量是接近相等的，结果的差异主要体现在半衰期，半衰期反映了静电在纺织品材料上的衰减速度。影响静电聚集能力和衰减速度的主要因素是材料的比电阻，而比电阻的影响因素也和纤维回潮率和试验环境有关，纤维含水率及环境湿度越大，纤维质量比电阻最小。根据表9可计算得到A组、D组试样的含水率，如表10所示。

表10 含水率测试结果汇总表

6#（锦纶）试样和7#（腈纶）试样在标准要求的低湿度的环境中，空气相对湿度小，纤维含水率低，质量比电阻大，抗静电性能差。对于#5（蚕丝）试样，当lg

M

在0.8～1.2间，质量比电阻变化尤为显著；而当lg

M

小于0.8时，其比电阻很大，甚至高于相同含水率的锦纶纤维，因此在标准要求的低湿度环境下，5#同6#、7#一样，其抗静电性能表现差。3#（羊毛）、4#（粘纤）含水率最高，lg

M

均在0.9以上，但同样的含水率，粘纤的比电阻较小，其抗静电性能较好。

2.3.4 抗静电整理对测试结果的影响对比

表9中，涤纶样品测得回潮率在所有试样中最小，并且受预处理的影响也最小，但根据表7和表8，洗前样（8#）的抗静电性能表现优异，洗后样（9#）的性能为差。

#8试样使用了离子型化合物的抗静电剂，通过提升织物的导电性能来改善其抗静电性能。但这类表面整理方法存在的问题是抗静电效果耐久性较差，经数次洗涤后，织物的抗静电效果便趋于消失。

因此，功能整理工艺在满足改善性能的前提下，也应当考虑提高纺织品抗静电的耐久性。

3 结论

本文按照GB/T 12703.1的新旧版本，测定了8种单组分试样的抗静电性能，通过对8种试样的静电电压、半衰期、回潮率等测试结果比较与分析，得出如下结论：

（1）预烘温度对抗静电测试结果影响较小，未进行预烘处理会影响测试结果，试样吸湿性能越好，纤维的吸湿滞后现象会越严重，预烘处理对测试结果的影响越大。

（2）环境湿度对抗静电测试结果有影响，湿度越高，试样平衡回潮率越大，试样比电阻越小，试样的抗静电性能越好。

（3）相同织物按照新旧版本标准测试，新版本测得的抗静电结果较好，新版标准提高了试验环境湿度，并扩大了性能评价要求的半衰期区间。

（4）抗静电整理可以显著提升纺织品的抗静电性能，但使用时应注意选择适合纺织品用途及使用寿命的整理助剂，不耐水洗的抗静电整理并不能维持长期使用产品的抗静电性能。