涤纶织物的表面还原及化学镀银工艺的优化

涤纶织物的表面还原及化学镀银工艺的优化

0聚苯胺/涤纶复合材料的制备方法、机理由于辐射污染日益严重。传统化学镀银法,需粗化、敏化、活化及化学镀等工艺,其中敏化中常用的SnCl基于聚苯胺可以还原贵金属离子的特点,本试验提出了新的织物化学镀前处理工序,即采用聚苯胺在织物表面原位聚合成膜,利用聚苯胺可以将贵金属离子还原的特性,将AgI还原形成催化中心,从而引发之后的化学镀。试验采用硝酸掺杂的原位聚合法制备聚苯胺/涤纶复合材料,并利用聚苯胺的还原性,在织物表面原位吸附还原AgI,在纤维表面形成均匀牢固的活化层,然后进行化学镀银。探讨了聚苯胺聚合条件对其还原性能的影响,同时确定了活化液AgNO1试验部分1.1材料和机器单件1.2材料的制备150i.欢1.2.1助剂处理法将涤纶织物浸渍于处理液(NaOH20g/L,助剂1g/L,浴比1∶50)中,95℃处理50min。随后于50℃水洗两次,冷水洗涤,醋酸(0.5g/L)中和,水洗,晾干。1.2.2苯胺单体的制备将粗化处理后的织物浸入含有苯胺单体的硝酸溶液中,浸渍30min,使其充分吸附苯胺单体;随后加入过硫酸铵溶液,均匀搅拌,密封反应一定时间。取出,充分水洗后,再用丙酮洗涤、蒸馏水洗,重复数次,晾干,待测。1.2.3激活激活取适量聚合好的聚苯胺/涤纶复合织物,置于一定质量浓度的AgNO1.3化银溶液的制备1.3.1银液用去离子水溶解硝酸银,滴加氨水至澄清,加入乙二胺和氢氧化钾溶液,溶液变浑浊,继续滴加氨水至澄清,制得镀银液。1.3.2恢复溶液以去离子水溶解葡萄糖和酒石酸钾钠,沸煮10min,冷却,加入乙醇和聚乙二醇。1.4化学银粉将镀银液和还原液加热到施镀温度,均匀混合后放入处理好的涤纶织物,超声条件下处理一定时间取出,多次水洗,晾干,待用。1.5测试和性能1.5.1红外光谱采用Nicolet6700型傅里叶红外光谱仪测定。1.5.2sem公司采用TM-1000型扫描电子显微镜测定。1.5.3复兴率织物粗化失重率、聚苯胺原位聚合增重率以及化学镀银之后的增重率,按照式(1)进行计算。式中,mm1.5.4磁体保护性能采用DR-913型电磁屏蔽性能测试仪测定。1.5.5表面电阻采用RTS-9型双电测四探针测试仪测定。1.5.6内部连接采用“透明胶带法”测定织物纤维与金属镀层的结合牢度2结果与讨论2.1/l时织物的方阻氧化剂浓度不同,聚苯胺原位聚合的产物也不同由表1可知,随着氧化剂浓度的增加,织物的方阻先降低再增大。当过硫酸铵浓度在0.2mol/L时,织物的方阻最小;氧化剂浓度在0.1~0.2mol/L时,由于氧化剂的量较少,反应相对较慢,在2h内聚合到织物上的聚苯胺含量少,从而导致织物方阻在APS初始浓度时较大,之后则随浓度增加而降低;在0.2~0.5mol/L时,聚苯胺织物的方阻随氧化剂浓度增加而增大,这是产物氧化程度升高的缘故。为了证明这一点,进一步测定了该氧化剂浓度变化范围内,苯胺原位聚合织物的增重率,结果如图1所示。2.2硝酸银还原后织物的化学镀性能将以不同浓度氧化剂APS制备的聚苯胺涤纶织物浸渍于2g/L的硝酸银溶液中4h,取出水洗、晾干,进行SEM测试,结果如图2所示。从图2可以看出,氧化剂浓度在0.1~0.3mol/L时,聚苯胺均可以将硝酸银还原,但银颗粒大小不一。还原能力强的聚苯胺,可以将硝酸银还原为较大的颗粒。本试验利用聚苯胺还原硝酸银,目的是引发之后的化学镀。为了确定氧化剂较佳浓度,将在硝酸银溶液中浸渍还原后的织物进行化学镀,镀银织物的方阻值如表2所示。从表2可以看出,当氧化剂浓度在0.3mol/L时,织物的方阻最小,这可能是由于该氧化剂浓度条件下,聚苯胺薄膜原位还原银离子形成的“催化活性中心”均匀分散,化学镀之后形成的银粒子层细致紧密。2.3红外测试结果分别对涤纶织物、聚苯胺粉和在较佳氧化剂浓度下制备的聚苯胺/涤纶织物进行红外测试,结果如图3所示。图3中,涤纶织物红外谱图中,1714cm2.4浸渍时间及硝酸银用量苯胺聚合后化学镀银前,将织物浸渍于硝酸银溶液中使其表面形成催化层。在施镀过程中,镀银液中的银离子就能以被聚苯胺还原的银为晶核生长,从而引发化学镀。浸渍硝酸银的时间不宜过短,若只浸渍30min,催化效果差,化学镀之后,布面大部分没有镀上银;浸渍时间超过2h后,聚苯胺已经基本将硝酸银还原,镀银效果达到最佳。硝酸银在还原阶段的主要作用是形成织物表面活化点,用量过少亦会导致所需的催化时间过久。因此,从成本考虑,选择硝酸银质量浓度为1g/L。2.5优化150i-pe纺织化学硫银工艺有关织物表面化学镀银的传统方法和镀银工艺条件已有很多报道2.5.1ag/pani/pet复合材料的化学镀银方法还原液配方为葡萄糖20g/L,聚乙二醇40mg/L,酒石酸钾钠2g/L,乙醇40mL/L;镀银液配方为硝酸银4~12g/L,乙二胺25mL/L,滴加氨水至澄清,氢氧化钾调节pH值为11。控制温度在40℃,按照1.4节的方法对具有催化活性的PANI/PET织物进行化学镀银。制备的Ag/PANI/PET复合材料的方阻和增重率如图4所示。由图4可以看出,随着硝酸银质量浓度的增加,PANI/PET织物增重率不断增加,方阻亦不断降低,说明导电性有所增加。仅从复合材料的方阻和增重率并不能确定化学镀硝酸银的优化工艺条件,还应考虑到金属层与基体的结合牢度。金属镀层与PANI/PET基材的结合牢度与硝酸银质量浓度的关系如图5所示。由图5可知,硝酸银质量浓度在12g/L时会导致镀层结合力降低为3级,原因是金属粒子在纤维表面过度无序沉积,金属层结构疏松,导致与基材结合力下降。综合Ag/PANI/PET复合材料方阻、增重率和镀层结合牢度考虑,选择硝酸银质量浓度为8g/L。2.5.2还原剂质量浓度还原液配方为葡萄糖15~35g/L,其余同2.5.1节;镀银液配方为硝酸银8g/L,其余同2.5.1节。控制温度在40℃,按照1.4节的方法对具有催化活性的PANI/PET织物进行化学镀银。制备的Ag/PANI/PET复合材料方阻和增重率如图6所示。由图6可知,随着葡萄糖质量浓度的增加,Ag/PANI/PET复合材料的方阻先减小再增大,增重率先增加再减小。这是由于葡萄糖质量浓度提高会导致化学镀液中银离子还原速率加快,此时银粒子会快速沉积在纤维表面,从而导致方阻降低,增重率增加;当葡萄糖质量浓度增加到一定程度时,由于还原剂质量浓度过大,会将银离子在溶液中迅速还原,不能沉积到纤维表面,从而导致织物增重率降低,方阻增大。此外,过高的还原剂质量浓度还会导致镀液的不稳定。综合考虑,选择还原剂葡萄糖质量浓度为25g/L。2.5.3银的镀银地层在化学镀过程中引入超声波,可以降低镀层内应力,提高镀层与基体的结合力分别对化学镀30、120和180min的织物进行SEM测试,结果如图7所示。从图7可以看出,化学镀30min,银离子开始在织物表面还原附着;化学镀120min,银颗粒较均匀且完全包覆在织物表面;化学镀180min,有过量的银颗粒沉积在织物表面。镀银时间过长,会导致银颗粒的过量析出和附着,使镀层牢度降低。因此,镀银时间应控制在120min。2.6电磁屏蔽织物制备好的化学镀银织物采用DR-913电磁屏蔽性能测试仪测定其电磁屏蔽性能,结果如图8所示。由图8可以看出,较好的导电性赋予织物较强的电磁屏蔽性能,在30~3000MHz频率范围内,该镀银织物的屏蔽性能在60~90dB。一般电磁屏蔽性能超过30dB,即可用于工业或商业用电子设备电磁屏蔽材料;电磁屏蔽性能超过60dB,说明电磁屏蔽效果较高,可以用作航空航天以及军用仪器设备的电磁屏蔽材料3化、镀银联合物系复合材料(1)制备涤纶/银/聚苯胺复合材料时,苯胺原位聚合的优化工艺为:苯胺0.25mol/L,硝酸0.5mol/L,过硫酸铵0.3mol/L,聚合时间2h;催化优化工艺为:硝酸银1g/L,浸渍2h;镀银优化工艺为:硝酸银8g/L,乙二胺15mL/L,葡萄糖25g/L,酒石酸钾钠2.5g/L,乙醇40mL/L,聚乙二醇60mg/L,超声120min。(2)采用上述工艺制得的复合材料,其方阻为400mΩ/□,镀层与基底的结合牢度为4级,在30~3000MHz频率范围内,屏蔽效能达到60~90dB,可用于航空航天以及军用仪器设备的电磁屏蔽领域。55.6dtex/72f×55.6dtex/72f,6