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1、2 0 0 1 年8 月 复合导电纤维导电理论模型研究 孙润军来侃 ( 东华大学纺织学院，上海。2 0 0 0 5 1 )( 西北纺织工学院) 张建春施楣梧 ( 中国人民解放军总后军需装备研究所) 捕一：建立了复合导电纤维的导电物理模型，推导出导电体添加量与纤维导电率之间的关系方程。 关词：复合纤维导电纤维体积比电阻表面比电阻导电理论模型研究 中田基分类号：T S1 0 2 5 2 7 5 复合导电纤维9 0 年代以来，已经在国内外蓬勃 发展，在我国年消费量已达2 9 4 K N ( 3 0 吨) ，这些纤 维中应用最多的是以涤纶或锦纶为基体( 低导电组 分) 将导电材料( 碳粉、金属氧化物粉
2、、金属硫化物粉 等) 高浓度混入涤纶或锦纶成为高导电组分，形成并 列型或皮芯型双组分连续结构式结构的复合导电纤 维。国产的这类复合导电纤维在性能上较国际水平 尚有较大的差距。而这类复合导电纤维的结构设 计，至今没有可用的数学模型。 复合导电纤维的导电能力与添加的导电体种 类、添加导电体的重量百分率、导电成分在纤维截面 的分布形式、接触状态等因素有着非常密切的关系， 因此，对于复合导电纤维导电性能的预测比较困难。 笔者仅讨论导电体的高导电组分在纤维中连续分布 的复合纤维的导电能力与导电组分含量之间的关 系。 1 物理模型的建立 在以低导电组分为基体中有高导电组分连续分 布的复合导电纤维，其模型可
3、以简单抽象如附图所 示的模型。假设体积比电阻用m ( n c m ) 表示，表 面比电阻用B ( n c n l ) 表示，体积电阻用R 。( n ) 表 示，表面电阻用R ；( o ) 表示。定义体积电阻R 。： 附圈复合导电纤维物理模型 R 。= n L A 同，这样可以简化动力学分析。在D 处加上提刀 杆、提刀、选针片的质量，同时加上弹性回综的弹力， 参考图5 可列出偏心轮O A 、大提臂C D 、偏心连杆 A B 等部件的受力方程。 图6 是用M A T L A B 软件计算并画出的2 个周 期内，大提臂不同配重情况下x 方向的受力情况变 化图形。正如图6 中的“”线图所示，原机构的设
4、计 存在一定的缺陷，即存在较大的冲击。在试车时发 现，选片钩会偶尔发生脱落现象。为此进行了理论 分析和实际测量，图6 “* ”线图表明在加上平衡块 后冲击现象大大减少。这为实际进行的动平衡试验 提供了理论依据和操作方向。根据分析结果，本课 题组人员对Q X 7 5 7 E 型电子提花织带机提综机构 中的大提臂进行了改进设计，消除了选片钩脱落现 象。提高了电子织带机的性能。 3 结论 通过对Q ) 订5 7 一E 电子提花织带机提综原理、运 动学及动力学的分析，证实了Q ) ( 7 5 7 一E 电子提花织 带机提综机构能满足高速开口的要求，为进一步提 高电子织带机的工作性能提供了理论依据。我们
5、开 发的第一台电子提花织带机，已列入浙江省科委重 点项目，并即将投入生产。 考文t 1 赵匀： 农业机械一计算机辅助分析和设计) ，北京：清华大学出 版社。1 9 9 8 2 李志样：电子提花技术与产品开发 ，北京：纺织工业出版社 2 ( m 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织学报第二十二卷第四期 定义表面电阻R ： R ：= 陆L 周长 当纤维的细度用N t ( d t e x ) 表示，长度用L ( c m ) 表示，密度用8 ( g c m
6、 3 ) 表示时，可以推导出如下关 系式： R 。= “L - a 1 0 4 N t( 1 ) R ，= 5 0 p , L 8 N t F ( 2 ) 复合导电纤维的总电阻可以看作是表面电阻和 体积电阻的并联，即： R 涮= 1 ( 走+ 瓦1 ) ( 3 ) 复合导电纤维的体积电阻，可以看作是高导电 组分的体积电阻R 。和基体组分体积电阻R 。的并 联，即： R 。= 1 “1 R 。+ 1 R 。) ( 4 ) 2 基体材料不变。高导电组分作为芯层时， 高导电组分含量与总电阻的关系 一譬撵斋 2 1 5 【1 5 】 渊 对于颗粒状导电添加型高导电组分的复合导电 纤维，除了上面所讨论的
7、简单关系外，无规网络理论 模型的作用应该受到人们的重视，大量的试验研 究表明，随着颗粒状导电材料加入量的增加，高导电 组分的电阻先是缓慢的增加，然后有一个急剧增加 的过程，这时的加入量通常称为临界值，然后随着加 入量的增加，电阻值趋于饱和。因此，颗粒状导电材 料添加型高导电组份的纤维，引进一个函数，这个函 数表示无规网络和隧道效应对电阻值的影响。当高 导电组分中导电材料重量百分数为z 时。对电阻值 的影响，可用函数 2 J 表示： f ( x ) = 口+ b x c x 2 + d x 3 + ( 9 ) 式中的a 、b 、c 、d 是常数，它们决定于颗粒导电材料 颗粒尺寸大小、颗粒形状、它
8、在高导电组份中分布、 排列的形态以及导电颗粒的表面特性及其分散的加 工工艺。在定对象及一定条件下，可以通过实验 测得有关数值，通过数理统计的方法求得具体方程。 因此，公式( 8 ) 可以被修正为： R 口= R 。 - 一( - 一象) x ，一( ，一黠) x 4 结论 ( 1 0 ) 可以用所建立的高导电组分连续分布的复合导 电纤维导电的理论模型描述复合导电纤维的导电能 力，并进行复合导电纤维的结构设计。此模型尚需 作进一步试验，求出具体的参数和系数，使预测模型 更趋实用。 考文献 1 蓝立文主编t 功能高分子材料) ，西安：西北工业大学出版社 1 9 9 5 年6 月，6 2 - - 6 8 2 数学手册) 编写组编：数学手册，北京：人民教育出版社 1 9 7 9 年3 8 3 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark