（纺织材料与纺织品设计专业论文）空心微珠表面金属化研究及其多功能织物开发[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

摘要 y9 3 0 2 0 3 空心微珠是2 0 世纪五、六十年代发展起来的一种新型微粒材料。作为一种价廉 质轻的芯材，空心微珠具有许多优点，它无毒、自润滑、分散性和流动性好，导热系 数小、保温、电绝缘、隔音、稳定性好，广泛应用于航空、航天、机械、物理、化学、 电绝缘及军事领域。在纺织工业中，空心微珠曾用于保温涂料和光同归反射织物的开 发，效果明显。研究表明，表面金属化的玻璃微珠具有吸波特性和电磁屏蔽性能。若 能将其应用于织物涂层整理，赋予织物相应功能，既能取代昂贵的金属粉体降低成本， 又能获得轻质涂层，填补现有研究的空缺，应用前景比较广阔。在此背景下，本文以 2 0 0 目空心微珠为主要轻质载体，采用化学镀的方法在载体表面沉积一层金属，得到 表面镍、铜、银金属化的空心微珠，并初步探讨其在电磁屏蔽织物和热防护织物中的 应用。 在空心微珠化学镀覆金属过程中，空心微珠化学镀覆金属的关键是前处理工艺。 实验采用h f 对微珠进行粗化处理，并研究了其浓度对微珠刻蚀作用的影响，得到处 理的最佳浓度。 表面金属化空心微珠的镀层形貌、成份测试结果表明：镀镍、镀铜微珠的表层主 要成分为n i 、c u ，产物包覆完整，镀层均匀、致密。不同还原剂对化学镀银空心微 珠的表面形态结构有影响，镀层的主要成份均为旭，但所得镀层表面银含量不同， 且银层的微观形貌、厚度和致密情况有差别，以葡萄糖作还原剂的镀银微珠外观色泽 最为光亮，表面镀层最为致密。不同还原剂化学镀银微珠表面镀层的晶体结构与单质 银相似，均为面心立方结构，但衍射峰值高低不同，以葡萄糖配方的镀银微珠峰值最 高。葡萄糖配方镀银微珠和酒石酸钾钠配方镀银微珠的导电性能比较好。 将表面金属化空心微珠应用在功能性织物涂层整理中，通过测试涂层的截而形 貌、织物的导电性、电磁屏蔽性能以及防热辐射性能，探讨了不同填加量下微珠在涂 层中的分散状况，及其对织物功能性的影响，得到最佳涂料配比，同时还比较了相同 微珠填加量下不同金属系别涂层织物的性能差异。结果表明，表面不同金属化空心微 珠涂层整理织物的性能存在明显差别，以葡萄糖配方的镀银微珠涂层整理织物的导电 性能及在2 2 5 0 2 6 5 0 m h z 波段的电磁屏蔽效果与相同工艺条件下银粉涂层织物的效 果相当，同时热防护性能也比较好。 此外，针对此次实验的不足，本文还提出了一些有待进一步探讨的问题。 关键词：空心微珠、化学镀、电磁波屏蔽、导电性、热防护、织物 p r e p a r a t i o no fe l e c t r o l e s sp l a t i n gm e t a lo nc e n o s p h e r e a n di t sa p p c a t i o ni nf u c n o n a l1 e x t n e a b s t r a c t c e n o s p h e r ei san e wt y p eo fp a n i c u l a t em a t e r i a lw h i c hh a sb e e nd e v e l o p e ds i n c e 1 9 5 0 s a sac h e a pa n dl i 曲t w e i 曲tc o r es t u 伍n g ，i ti s 、 i d e l yu s e di nt 1 1 ef i e l do fa v i a t i o n ， s p a c e f l i 曲t ，m a c h i n e ，c h e m i c a li n d u s t e l e c 仃i ci n s u l a t i o n ，m i l i t a r ya n ds oo n t h i si s a t t r i b u t e dt oi t sa d v a n t a g e so fn o n t o x i c i t y ，s e l f - l u b r i c a t i n gc 印a c i t y ，d i s p e r s ea n dn o a t i n g e a s i ly l o wh e a tc o n d u c t j v i 吼e 】e c 埘ci n s u l a t i o n ，s o l l f l d - p r o o f 肌de x c e l l e n ts t a b 油ye t c i n t e x t i l ei n d u s t 吼c e n o s p h e r ew a sa p p l i e dt od e v e l o p er e t r o r e f l e c t i v ef h b r i ca i l do b t a i n e d g o o de f r e c t s r e s e a r c h e ss h o wt h a tm e t a l - c o a t c dc e n o s p h e r eh a st l l e c h a r a c t e r i s t i co f a b s o r b i n go rr e n e c t i n gac e r t a i ne l e c t r o m a g n e t i c 、v a v et os o m ee x t e n t i fm e t a l c o a t e d c e n o s p h e r ec 趾r c p l a c ep u r em e t a lp o w d e r st og i v et e x t i l e sc o r r e s p o n d i n gf u n c t i o nb y c o a t i n g 矗n i s h j n g ，1 e ni tc a l ln o to n l yr e d u c ec o s t ，州i e v et h ew e i 出o f 硒c l i o n a l 龇一c b u ta l s of u l f i u 也ev a c a l l c yo f t h ec u r r e n tr e s e a r c h a i m i n ga tm i sp o i n t ，l nt h i sd i s s e r t a t i o n ，m e t a l 。c o a t e dm i c r o s p h e r ew a sp r c p a r e db y e l e c t m l e s sp l a t i n gn i ，c u ，a go nm es 1 1 r f a c eo fk w 一2 0 0 ph 0 1 l o wg l a s sc e n o s p h e r e i t s a p p l i c a t i o ni ne l e c t m m a g n e t i c 啪v e - s h i e l d i n ga i l dt h e m l a lp r o t e c t i n g 锄m l e sw e r ea l s o d i s c u s s e d p r e t r e a t m e n tp r o c e s si sv e r yi m p o r t a n ti ne l e c t r o l e s sd e p o s i t i n gm e t a lo nh o l l o w g l a s sc e n o s p h e r e h y d r o f l u o r i ca c i dw a su s e d i nc o a r s e np r o c e s sa n di t so p t i m u m c o n s i s t e n c yw a sd e t e r m i n e db ya n a l y z i n gc a u s e de f f b c t so ns u b s e q u e n th a n d l i n g b ym e a n s o fs e m ，e d sa i l dx r d ，t 1 1 ep r o p e r t i e so f m o d i f i e dc e n o s p h e r e ，s u c ha sm o r p h o l o g y ，m a i n c o m p o n e n t ，c r y s t a lt e x t u r e ，w e r ei i e s 廿g a t e d r e s l l l t s 西d i c a t e dt l l a te l e c t r o l e s sn i c k e lo r c o p p e r - p l a t i n go nc e n o s p h e r ew e r eu n i f o m ，c o m p l e t ea 1 1 df i n c ，a 1 1 dt l l em a i nc o m p o n e n t o f m e t a l 一c o a t i n gw a sn ia 1 1 dc ur e s p e c t i v e l y d i 岱：r e n tr c d u c i n ga g e n t s i ne l e c 订o l e s s s i l v e r _ p l a t i n gc a u s ed i 仃e r e n ts 1 1 r f h c em o r p h o l o g y 蛐m c t u l co na g c o a t e dc e n o s p h e r e ，恤 c o a t i n go fw h i c hh a v em i n u t i ad i 岱x e n c e si ns t r i l c t u r eq u a l i t y ，s u c ha si t ss i l v e rc o m e n t ， d 珀h c t i o nm a ) ( i m u m ， c o m p a c t i b i l i t ya n dm i c k n e s s i t sm a i nc o m p o n e n ti sa ga n d 出e c r y s t m lt e x t u r ea r es i m i l a rt op u r es i l v e r t h ea g c o a t e dc e n o s p h e r er e d u c e db yg l u c o s e s h o we x c e l l e n tp r o p e r t i e so na s p e c t sa si t sc o l o i l ra n dl u s t e lt h ec o m p a c i t i b i l i t yo fc o a t i n g a 1 1 di t sp e r f o m a i l c eo nc o n d u c t i o no fe l e c t r i c i 够 m e t a l 一c o a t e dc e n o s p h e r ec a nb eu s e di n t e x t i l ef i m s h i n g t h ep e r f o m l a n c eo f m n c t i o n a lt e x t i l es u c ha sc o n d u c te l e c t r i c i t y ，e m i s m e l d i n ga n dt h e r n l a li n s u l a t i o na r e 姆s t e d t h ee f o s s s e c n o ni m a g eo fc o a t e d 疋出r l c 辄g g e s t e dt h a tt h ee o 出n u 醇o fm c e n o s p h e r ep l a y e d a i li m p o r t a mr o l ei nc o n d u c t i o no fe l e c m c i t yf u m i e n r i o r e ，t l l e p r o p e n i e so fd i f r e r e n tm e t “l i cc e n o s p h e r e c o a t e dt e x t i l e sw e r ea l s oa 1 1 a l y z e do nc o n d i t i o n t h a ta d d o ni st h es a m e r e s u l t si r d i c a t e dm a t ，( h ep e r f o m l a n c ec o n a s to fm e t a l c o a t e d t e x t i l ef i n i s h e db yd i 脆r e n tk i n do fc e n o s p h e r ei sr e m a r k a b l e a p p l i e dt ot e x t 订ef i n i s h i n g ， a g - c o a t e dc e n o s p h e r er e d u c e db yg l u c o s ec a ng i v e m et c x t i l eas i m i l a rf u n c t i o n p e r f b n n a l l c ei ne l e c t r i c 时c o n d u c t i o na j l de m i s h i e l d i n g o nt h e2 2 5 0 2 6 5 0 h zw a v e b a n da sp u r es i l v e rp o w d e r sd o t h ep r o d u c ti sa l s og o o da tt h e r i i l a l i n s u l a t i o n c e r t a i n ly ，t h ee x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u ti nt h el a b o r a t o r y ，a n ds o m el i m i t a t i o n so f t h i ss t i l d vw i l lb es o l v e di nt h c 如t u r e n o t 谢m s t a n d i n gi t sl i m i t a t i o n ，t h i ss t u d yd o e s s u g g e s tt h a tc e n o s p h e r ei s av e r yk i n do ff h c t i o n a lm a t e i i a lw h i c hc a l lb eu s e di nt h e t e x t i l ei n d u s t r y s u i lj i e ( t e x t i l em a t e r i a l & t e x t i l ef a b r i cd e s i g n ) d i r e c t c db yp r o f e s s o rs h e nl a l l 一p i n g & z h a n gh u i k e yw b r d s ：c e n o s p h e r e ，e l e c t r 0 1 e s sp l a t i n g ，e l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n g ，c o n d u c te l e c t r i c i t y ， 也e r m a lp r o t e c t i o n t e x t i l o m n c t i o n 矗it e x t i l es u c ha sc o n d u c te l e c t ；c i t 薹ie m i s m e l d i 建豇叠叠dt 蟊蟊萋蠢ii n s u l 彝；i o n 曩i e 姆；i d t 甏；e | 萋s s 一参c n o ni m a g eo fc 曩是；彝d 疋出r l c 辄g 复孽l * 二二；曩羹；曩ee o 出髓博醇o fm c e n o s 主主e r ep l a y e d 翁f fi m p o 叁；a mr o l e i nc o n d 疆豇t i o no fe l e c m c i ；彝 f u m f 咩囊；羹f e ，：；i e p r o p e 毫；e so fd i f 茎刍r e n tm e t “l i cc e n o s p h e | 一c o a ；彝dt e x ；i _ 耋翥sw e r e 矗i s o 垂；蠢i y z e d 翕翕c o n d ；i o n j 毒亘自a d d o ni st h es a m e r e e 垂；i r d i c 睦；e dm 尊；，( h ep e r i 囊m l a n c ec o n a lo fm e t a ! i c o a i 矗d t e x t i l e ；i n i s h e db yd i 脆r e n tk i n do fc e n o s p h e r ei sr e m a r k a b l e a p p l i e dt ot e x t 订e ；n i s h i n g ， a g - c o a t e dc e n o 菱h e r er e d u c e db yg l u c o s ec a ng i v e m et 擎蓼t i l eas i m i l 曩；耄n c t i o n p e 主i 主赛塞鱼f t c ei ne l e c t 妄i c 时c o 三三u c t i o n 叠de m i 一；羹i e l d i n g o ni 耋e2 2 5 0 2 6 5 0 h zw a v e b 垂鸯da sp u 摹s i l v 牟p o w d e r sd o ：曩ep r o i i 蘸自i sa l s og o o da ti 曩e l s s s a ii n 自鸯1 a t i o n c e 基；矗j n l 蕈it h ee x p e r i m e n tw a sc a | | i e do u ti nt h el a b o r 彝；o r 辇i 垦耍ds o m el i m i t a t i o n so f t h i ss ；：d vw i jb es o l v e di nt k 甍如t 疆 e n o t 谢m s t 曼曼蠡；n gi t sl i m i ；氟；o n ，：誊i ss t u d yd o e s s u g g 垂s tt h 彝；c 盎鸯o 鸯h e r ei s av e 爹爹k i n do ff h c t i o n 矗im a t e ? ；鑫；w h i c hc 虱目目b eu s e di n ：i t e x t i l ei n 蠹蠹s t 雾 s 饕i ij i e ( 妻孽x t i l em 彝；e 妄? a l & 霎霉x t i l ef 三；? cd e s i 垂垂) d i r e c ；彝d 耋茎p r o 耋耋s s o r 耋襄鑫矗l 璺 一p i n g & 茎茎璺野gh u i k e yw b r d s ：c e n o 露h e 爹耋，e l e c t | 薹1 e s sp l 彝；i n g ，e l e c o m a g n e t i cs h i e l d i n g ，c o n d 矗螽ie l e c i i c i t 薹i 也e r m ；曩| e 女；i o n ；j i x i i ；e 第l 章绪论 高，空心微珠内的气体不断膨胀，球体增大，球壳越来越薄；最终它们逐渐冷却后即 成为卒心微珠。 由于各空心微珠内所包气体的量不同、空心微珠的形成温度以及它们在高温区停 留的时间、冷却速率等热力学条件不同，使得空心微珠的粒径大小、球壁的厚度、表 观密度等性质各不相同。 1 1 2 粉煤灰空心微珠的分类与性质1 6 l l l 粉煤灰空心微珠通常分为漂珠和沉珠两类。近年来国内也将粉煤灰中同样为中空 微球结构的磁珠列入其中。 漂珠密度小于1 9 c m 3 ，能飘浮在水中，大部分为外表光滑的珠形颗粒，泛珍珠光 泽，球形度和实密度与颗粒尺寸无关，漂珠的粒径约l 一3 0 0 m ，多孔性壁厚约占颗粒 直径的5 8 ，其颜色随杂质含量变化而变化：杂质含量低，白度增加；杂质含 量高，灰度增加。化学成分主要为s i 0 。和a l 。0 。，矿物组成主要为石英相和莫莱石相， 抗酸抗碱性能好，耐火度高，导热系数小，色散效应不明显，反射率较高，电绝缘性 能特别优异，具有较高的电阻率和较好的电阻热效应。本文即采用这种空心微珠。 沉珠外观为灰白色、灰色，呈玻璃光泽，为半透明或不透明空心珠体。与漂珠相 比，其密度较大，一般为1 1 2 8 9 c m 3 ；粒度较小，平均粒径小于4 5um ；壁厚约 占直径的3 0 ，壁厚且密实无孔，球形度和实密度都与颗粒尺寸有关，颗粒尺寸越 小，球形度越好，实密度越大。其化学成份和矿物组成则与漂珠相似。沉珠最显著的 性质是耐磨、机械强度高，可承受7 9 9 m p a 的静水压力，但隔热、保温和隔音的性能 不如漂珠。 磁珠是一种富铁微珠，具有一定的磁性，互相粘连在一起，其表面析出有磁铁矿 八面体雏晶，粒度较细，矿物组成绝大部分是赤铁矿和磁铁矿，少量为石英砂，其它 物化性能与漂珠和沉珠相近。 1 1 _ 3 粉煤灰空心微珠的应用 l 。1 3 。l 应用于复合材料暇1 2 i 空心微珠作为一种新型填料具有质轻、低导热、无毒、不燃、化学稳定性好、高 分散等不同寻常的特性，能从不同的角度改善树脂的性能，并能在模塑完成的成品中 体现出来，最终产品重量轻，安装容易，并且特别适合制作要求有浮力的制品。空心 微珠的孔隙率和比表面积低，珠体吸收树脂少，即使高量填充，粘度也不高。在产品 使用过程中，当受到外力作用时，由于空心微珠优先于树脂基体而破坏，就像减震器 一样，降低了制品受冲击的程度，使得产品的抗压强度及抗冲击强度得以改善；遇热 水冲击时，由于空心微珠较好的绝缘性，和树脂形成互不连通的热传导绝缘层，从而 提高了材料的耐热性。这些年来空心微珠在美国已成为比较成熟的工程用材料。它不 第1 章绪论 仅应用于制造人造大理石及玛瑙，还用来合成泡沫塑料块及轻质芯材，广泛应用予车 辆、船舶、建筑用夹层复合板、运动器材、模型、深水浮体等工业制品中。此外，空 心微珠填充橡胶或者塑料的复合材料已经广泛应用于人们的日常生活中，如用空心微 珠作填料已生产出大衣柜、沙发、人造革、彩色地板块等多种塑料制品。 1 1 3 2 制造耐火材料| 1 2 l 利用漂珠可生产出密度在o 4 o 8 9 c m 3 的轻质高强耐火砖，这种耐火保温砖具 有体积轻、导热系数小、强度高、保温隔热性能好，热容量低等优点。这种耐火保温 砖用于热处理电阻炉，可使升温时间大幅度降低，因而提高了设备利用率，同时还可 节约能源。沉珠可用于生产高效保温材料，如微珠保温帽、防火涂料等。这些高效保 温材料，价格低廉，社会效益和经济效益都很可观，其平均节能效果均在3 0 以上。 1 1 3 3 用作反光材料 具有回归反射性的制品早在本世纪3 0 年代就己出现，我国从8 0 年代中期开始研 制，并有样品问世。空心微珠是制造回归反光新型光学功能复合材料的核心元件【1 4 1 回归反光材料是由玻璃微珠、高性能粘合剂等组成的复合型贴膜材料，由于其优良的 回归反射性能，良好的机械强度、化学稳定性、电绝缘性和节能性，被广泛用于公路、 铁路、机场、港口、海洋运输、矿山、坑道、消防、城建等领域作为各种反光标志， 同时也广泛用于广告、电影、多媒体电脑等产品的投影屏幕【1 3 15 1 。用于纺织工业的 反光布，多采用微珠露出的加工方法，以期得到反光性能较好，轻便、柔软、服用性 能好的效梨”“”。当人们在进行夜间活动时，穿着具有反光布的服装，其强烈的醒目 效果能够让司机及时发现目标并采取措施，对于穿着者起到安全保护的作用。目前， 各种亮度的反光制品已经运用在黑暗中工作的许多行业，例如交警、消防、环卫等部 门，回归反射织物应用于民用领域也十分广泛，如雨具、学生书包等。 1 1 3 4 作为基核制作功能材料1 9 川 目前，国内外正有学者开始对粉煤灰空心微珠表面进行金属化研究。美国学者 s s h u k l a 等第一次公开报道了对粉煤灰空心微珠表面化学镀铜的研究。表面镀铜的 粉煤灰空心微珠可以用来制作导电高分子或加入到金属材料中制作金属基材料，降低 金属材料的密度，起到很好的弥散化作用。我国也有部分学者对空心微珠表面金属化 进行了尝试，用来制作吸波材料。还有学者以粉煤灰空心微珠为载体来负载二氧化钛 光催化剂的研究实验，结果表明该材料不仅可在反应后几分钟内完成沉降，很好地与 水体分离，而且提高了对苯酚的去除率，是一种很好的固定化光催化剂。这些应用研 究都是在利用粉煤灰空心微珠固有特点的基础上，赋予粉煤狄空心微珠新的功能，增 加了它的附加值，是一种高级利用方式，其发展前景具有很大的吸引力。 此外，空心微珠在石油和化学工业中，可作为某些化学反应的催化剂载体；在电 气工业中，还可作为高压电瓷、轻型电气绝缘材料及密封材料的原料；加入到乙烯类 第1 章绪论 塑料中可制成有效的消声器材；磁珠还可以作为炼铁原料、海底管道或电缆护层混凝 土的配料、高铁水泥的填充材料。 1 2 粉体的表面包覆技术1 2 2 q 6 l 粉体的表面包覆方法主要是指通过机械作用或化学作用将改性杂质包覆于超细 粉体颗粒的外表面，形成以粉体为核，改性杂质为壳的核一壳结构，从而改变粉体的 表面特性或赋予粉体新的性质。同时，通过这种方法降低颗粒的表面能，使粉体超细颗 粒相互分离，达到分散效果，有利于提高粉体的活性，改善其耐久性。表面包覆方法 已经在荧光材料、磁性材料等的表面改性和体材改性方面取得了很好的成效。现已发 展了多种粉体表面包覆技术。其中主要有机械混合法、气相沉积法、超临界流体快速 膨胀法以及液相化学法。 1 2 1 液相化学法| 2 2 ，2 6 3 0 】 液相化学法利用湿环境中的化学反应形成改性添加 x 第l 章绪论 修饰z 。( b 纳米微粒用作润滑油添加剂的摩擦学性能，结果表明修饰过的z ，o 。纳米颗粒 具有良好的抗磨减摩性；李国栋等人口3 悛现改性亚微米氧化铝粉体对压制成型有显著 效果。 间接法f 3 1 1 3 4 q 刀包括以下三种情况：( 1 ) 通过改性物料的一些参数来表征粉体表面 改性效果。例如接触角、粘度、亲油化度、和平均粒径等方法，这些方法在实际中简 便且直观地反映了粉体的改性效果。( 2 ) 采用近代一些先进的分析测试手段对超微粉 体表面改性机理进行分析，并评判其改性效果。可利用红外光谱( i r ) 、差热分析( d t a ) 、 扫描电镜( s e m ) 、能谱分析和俄歇能谱分析，对粉体表面结构、均匀性、厚度及化学 元素变化等因素进行详细的分析。( 3 ) 用火花指数、吸附试验、沉降性质、z e t a 电 位来表征超微粉体的表面改性效果。 随着当前科学技术的不断发展、科学研究的不断深入，将会产生更多更有效的表 征方法，推动粉体改性技术的不断深化，有利于筛选出最佳的表面改性剂，深入探索 粉体改性机理和工艺条件。 1 3 粉体化学镀技术 镍、铜、银、铝等会属的粉体作为导电填料、电磁波密封材料的导电性粉末早已 获得广泛应用，但是无论从重量、分散性、安全性还是价格方面来说都有其不足之处。 对粉体进行化学镀则可以综合基体粉末和金属粉末各自的一些优点，还能发展一些新 的特点。这种金属化了的粉体具有良好的导电性，作为填料混入塑料或涂料中能获得 较好的带电性能及电磁波屏蔽性能，并大大增强塑料的机械强度，对于提高塑料、涂 层的性能，开发新的塑料、涂料品种有重要意义。化学镀是基于在水溶液中可控的自 催化氧化还原反应，无需提供电源，对基体没有形状和类型的限制，在任何基体如玻 璃、陶瓷、塑料或金属表面制各均匀金属镀层的方法。 1 3 1 化学镀工艺条件0 2 1 ，3 s 4 1 l 影响化学镀的因素较多，其中主要有前处理、镀液中各组分浓度、p h 值、温度、 载荷量等。 ( 1 ) 化学镀前处理：对于不具有导电性能的粉体的化学镀工艺的关键在于粉体的前 处理。其前处理方法与非金属材料上化学镀前处理过程相似，一般工艺：粉体一一 化学除油一去离子水洗一一粗化一去离子水洗一一敏化一一去离子水洗一活化 一去离子水洗一解胶一化学镀。 前处理目的是在粉体表面生成一层具有催化活性的金属粒子，从而能够在一般化 学镀液中进行施镀。 ( 2 ) 镀液的p h 值：镀液p h 值对金属离子的络合物形态有明显的影响。随着络合物 形态的改变，他的还原难易程度也随之变化，p h 值过高容易形成金属的氢氧化物沉 第1 章绪论 淀，同时州值也影响颗粒的表面状态及镀速，如在肼作还原剂的碱性镀镍液中，当 p h 镀铜层 镀镍层。不同大小微珠镀层耐磨性能也有差异，相同工艺条件下，粒径越小的微珠镀层耐磨性越差。 3 - 4 4 镀银微珠的导电性能测试 葡萄糖配方和酒石酸钾钠配方的镀银微珠的导电性能较好。将数字万用表的两极 埋入镀银粉体，可见表针摆动。但目前关于粉体导电性测试还没有统一的标准。参考 文献 6 9 ，7 1 ，在非金属圆柱体中加入适量( 约1 2 9 ) 镀银微珠，以1 3 5 9 a n2 的压力将珠体压实后，把万用表的两极埋入其中，即可测得电阻r 。根据2 3 1 ( 四) 中 的公式，便可计算出粉体的电阻率，其测试结果见表3 8 。可以看出，葡萄糖镀银微珠的导电性优于酒石酸钾钠镀银微珠。表3 8 镀银微珠的导电性能测试结果 第4 章金属包覆空心微珠在织物中的应用 4 金属包覆空心微珠在织物中的应用 研究表明，学者们在应用原料空心微珠和表面改性空心微珠改善涂料性能，开发 功能涂料方面做了很多工作。例如应用于电子、建筑、航空及军事等领域，将空心微 珠表面余属化作为导电填料可制得电磁防护涂料；以空心微珠为基核镀覆纳米级金属 微粒所制备的有机涂层具有较好的吸波性及隐形功能。在纺织领域，空心微珠曾以其 独特的反光性能用于丌发光回归反射织物，并取得一定效果。然而，表面金属化空心 微珠用于织物涂层仍是目前研究得一项空白。这里选用自制的金属化空心微珠，将其 添加到涂层剂中，并对织物进行涂层整理，以期获得具有导电性、电磁波屏蔽性能和 热防护功能的织物。 4 1 织物涂层整理 4 1 1 涂层整理工艺 涂层用粘台剂选用会银粉印花浆u n 一4 0 4 ( 上海趣美贸易有限公司提供) 。该涂层 剂由弹性树脂、高效抗色剂、稳定剂、流变性调节剂和特殊糊料等组成。其特性主要 表现在：( 1 ) 使用方便，加入适量的金粉调匀，即可直接用于印花。( 2 ) 织物印花固 化后，能保持良好的金色光泽，手感好、牢度高，在纯棉织物上更见其特色。印花浆 参考配方见表4 一l 。 表4 1 参考配方 金银粉印花浆 8 5 7 0 a 帮浆 3 5 0 一4 0 0 目金粉 粘合剂 o 一1 5 1 0 一1 5 1 0 0 参考工艺：( 1 ) 丝织物印花一预烘1 0 5 1 1 0 2 m i n 一焙烘1 3 0 2 3 m i n 成 品。( 2 ) 棉及c t 织物印花一预烘1 0 5 1 l o 2 m i n 一焙烘1 6 0 1 5 m i n 或1 8 0 3 0 s 。 配制涂料时，表面金属化空心微珠既是一种填料可改变涂料的粘度，又作为涂料 功能的载体赋予涂料导电、电磁波屏蔽和热防护性能。填加量多少势必影响涂层整理 后织物的功能。参考文献 1 6 1 8 ，7 2 ，7 3 和自己的实验摸索，采用四种不同填加量 进行试验。实验配方见2 2 4 ( 一) ，印花浆均采用2 0 9 ，微珠与印花浆的质量比分别 为：l ：l o 、2 ：1 0 、3 ：1 0 、4 ：l o 。搅拌调匀后，将所得涂料刮涂在2 0 锄2 0a n 的 涤棉织物上。 第4 章金属包覆空心微珠在织物中的应用 4 金属包覆空心微珠在织物中的应用 研究表明，学者们在应用原料空心微珠和表面改性空心微珠改善涂料性能，开发 功能涂料方面做了很多工作。例如应用于电子、建筑、航空及军事等领域，将空心微 珠表面余属化作为导电填料可制得电磁防护涂料；以空心微珠为基核镀覆纳米级金属 微粒所制备的有机涂层具有较好的吸波性及隐形功能。在纺织领域，空心微珠曾以其 独特的反光性能用于丌发光回归反射织物，并取得一定效果。然而，表面金属化空心 微珠用于织物涂层仍是目前研究得一项空白。这里选用自制的金属化空心微珠，将其 添加到涂层剂中，并对织物进行涂层整理，以期获得具有导电性、电磁波屏蔽性能和 热防护功能的织物。 4 1 织物涂层整理 4 1 1 涂层整理工艺 涂层用粘台剂选用会银粉印花浆u n 一4 0 4 ( 上海趣美贸易有限公司提供) 。该涂层 剂由弹性树脂、高效抗色剂、稳定剂、流变性调节剂和特殊糊料等组成。其特性主要 表现在：( 1 ) 使用方便，加入适量的金粉调匀，即可直接用于印花。( 2 ) 织物印花固 化后，能保持良好的金色光泽，手感好、牢度高，在纯棉织物上更见其特色。印花浆 参考配方见表4 一l 。 表4 1 参考配方 金银粉印花浆 8 5 7 0 a 帮浆 3 5 0 一4 0 0 目金粉 粘合剂 o 一1 5 1 0 一1 5 1 0 0 参考工艺：( 1 ) 丝织物印花一预烘1 0 5 1 1 0 2 m i n 一焙烘1 3 0 2 3 m i n 成 品。( 2 ) 棉及c t 织物印花一预烘1 0 5 1 l o 2 m i n 一焙烘1 6 0 1 5 m i n 或1 8 0 3 0 s 。 配制涂料时，表面金属化空心微珠既是一种填料可改变涂料的粘度，又作为涂料 功能的载体赋予涂料导电、电磁波屏蔽和热防护性能。填加量多少势必影响涂层整理 后织物的功能。参考文献 1 6 1 8 ，7 2 ，7 3 和自己的实验摸索，采用四种不同填加量 进行试验。实验配方见2 2 4 ( 一) ，印花浆均采用2 0 9 ，微珠与印花浆的质量比分别 为：l ：l o 、2 ：1 0 、3 ：1 0 、4 ：l o 。搅拌调匀后 x 笙! 皇垒星垒壅至：垒堂堡查堡塑! 些些旦 表4 4 涂层织物热防护测试结果 不同的热辐射环境条件下，热防护服的性能要求也有所不同。一般来说，可归结 为四个方面防热辐射、阻燃、隔热、和防水惮。由图4 2 、4 3 可知，当空心微 珠的含量达到一定程度时，呈三维紧密排列结构，珠体空隙由粘合剂填充，涂层能起 到很好的防水作用，同时还具有一定的防热辐射能力。为进一步考察其热防护性能， 参考g b t8 7 4 6 8 8 纺织品燃烧性能垂直方向试样易点燃性的测定，测试了 添加量8 2 时不同镀层空心微珠涂层织物的阻燃性能。实验条件：试样尺寸2 5 m m 9 0 m m ，用镊子夹持试样上端，垂直放在酒精灯火焰区，开始计时，观察试样受热燃 烧情况。 第4 章金属包覆空心微珠在织物中的应用 未经涂层的布样一经接触灯焰便迅速燃烧，最小着火时间为1 9 s ，且火焰非常猛 烈，出现喷燃状，并有严重的熔滴。经微珠涂层的织物燃烧状况差别不大，最小着火 时间较原布样延迟5 7 s ，试样下部火焰较大但不猛烈，且火焰传播速度较慢，试样 在燃烧过程中发生卷曲，持续燃烧2 0 s 熄灭火焰后，发现试样上端仍未被点燃且状态 完整。具有阻燃效果的织物最小着火点时间至少应达到1 2 s 。从结果看，我们涂层织 物的阻燃效果不是十分理想，这主要与涂层剂的性能有关。但同时也发现空心微珠涂 层织物仍能起到一定延缓火焰传播的作用，其燃烧产物多为基布燃烧所致的脆硬性物 质，因此，进一步改进涂层整理工艺，辅以适合的涂料和基布，表面金属化空心微珠 用于热防护织物涂层整理有着光明的发展前景。 第5 章结束语 5结束语 采用化学镀技术，在空心微珠载体表面分别包覆镍、铜和银，得到表面金属化轻 质功能性粉体，用s e m 、e d s 和x r d 对镀层进行了分析和表征，并初步探讨了其在电 磁波屏蔽盈擘罐弼懒鸳溽笺隋恒：隔生堪碳硎懈涮； ；! 剥剥烈啕 越沂j 虬刻剥必朱”訇列虱制铀舡孤；好昴鞒鞠器县匮；猫秣耄雹 群鞋翱觏瞄兰橱材辐拭衍爵缮藕甜；褫剥崭静鞘斜氛强。鲜琵3 9 1 5 1 6 15 表3 7铵盐+ 蔗糖配方e d 元素分析结果 3 4 2银包覆空心微珠的镀层晶体结构分析 从镀银微珠中选取还原剂分别为葡萄糖、酒石酸钾钠、铵盐+ 蔗糖的三种样品进 行x 射线衍射测试。葡萄糖镀银微珠的x 射线衍射图如图3 一l o 所示。可以看出，在 2 0 为38 1 2 1 0 、4 4 3 0 7 。、6 4 4 5 6 。、7 7 4 1 4 。出现四个衍射峰，它们分别是a g ( 11 1 ) 面、a g x 1 1 ( 3 ) ：8 6 9 0 ： 1 7 朱俊伟，影响回归反射织物反光性能主要因素的研究【j 】，纺织科学研究，2 0 0 0 ( 2 ) ：4 0 4 5 ： 1 8 孙雅清，吴兴保，彩色回归反射织物的涂层工艺条件的研究【j 】，染整技术，2 0 0 0 2 2 ( 6 ) ：1 4 1 6 ： 1 9 毛倩瑾，于彩霞，王群等，空心微珠表面金属化及其电磁防护性能研究 j ，北京 工业大学学报，2 0 0 32 9 ( 2 ) ：1 0 8 1 1 1 ； 2 0 葛凯勇，王群，毛倩谨等，空心微珠表面改性及其吸波特性【j ，功能材料与器件 学报，2 0 0 39 ( 1 ) ：6 7 7 0 ： 2 1 】李宁，屠振密，化学镀使用技术 m ，北京：化学工业出版社，2 0 0 4 ； 2 2 刘波，庄志强，刘勇等，粉体的表面修饰与表面包覆方法的研究【j 】，中国陶瓷工 业，2 0 0 41 1 ( 1 ) ：5 0 - 5 4 ； 2 3 田中贵将，菊池雄二，小野宪次，高速气流冲击式粉体表面改性装置一 h y b i u d i z a t i o n 系统及应用【j ，化工进展，1 9 9 3 ( 4 ) ：1 0 一2 0 ； 【2 4 付廷明，李凤生，包覆式超细复合粒子的制备【j ，火炸药学报，2 0 0 2 ( 1 ) ：3 3 3 5 罐o ； 2 5 】王亭杰，金勇，用石蜡一c 0 2 超临界流体快速膨胀在流化床中进行细颗粒包覆 j 】， 化工学报，2 0 0 15 2 ( 1 ) ：5 1 5 5 ； 2 6 崔爱莉，陈仁政，尉京志等，超细钛酸钡的表面改性 j ，高等学校化学学报，2 0 0 l 2 2 ( 1 2 ) ： 2 0 6 5 2 0 6 7 ； 2 7 梁胜德，朱时珍，赵振波等，化学镀法制备金属陶瓷复合粉体的特点及应用【j 】， 材料导报，1 9 9 6 ( 5 ) ：6 8 6 9 ； 2 8 h f c h a n g ，c h p i t t ，g b a 1 e x a l l d e r ，e l e c 廿o l e s ss i l v e rp l a t i n go fo x i d ep 踟m c l e si n a q u e o u ss 0 1 谢o n 川，j m a t e l s c i ，1 9 9 3 ：5 2 0 7 5 2 1 0 ； 2 9 】h f c h a n g ，m a s a l a q u e ，d e p e n d e n c eo fs e l e c t i v i t yo nt h ep r 印a r a t i o nm e t h o do f c o p p e r a - a l u i l l i n ac a “y s t si nt 1 1 ed e h y d r o g e n a t i o no f c y c l o h e x a l l 0 1 【j ，a p p l c a 乜l ，a 1 9 9 3 ( 1 0 3 ) ：2 3 3 - 2 4 2 ： 【3 0 】v 、l i ，h d d i n g ，h q ，h a o ，z h j i n ，e l e c t r o l e s sp 1 a t i n gi m p m v i n gt h eb e n d i n g s t r e l l g t ho fc o p p e rg r a p h i t em a t 喇a l j 】，r a r em e t m a t e l a l l de n g ，1 9 9 82 7 ( 3 ) ： 1 8 2 1 8 5 ： 【3 1 】余双平，邓淑华，黄惠民等，超微粉体的表面改性技术进展【j 】，广东工业大学学 报，2 0 0 32 0 ( 2 ) ：7 0 7 5 ； 3 2 】w uz l l i s h e n ，z h o uj i n g f h ge t a l ，s t n l c t u r ec h a r a c t e r i z a t i o na i l db e h a v i o ro f s l l r f a c e m o d m c a i i o nz r 0 2n a