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木材化学镀镍及木质电磁屏蔽材料的制备

作　者: 黄金田
导　师: 赵广杰
学　校: 北京林业大学
专　业: 木材科学与技术
关键词: 木材 化学镀镍 表面电阻率 电磁屏蔽效能 镀层组织结构
分类号: TS652
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


为了改善木材的表面装饰特性或木质材料的导电功能和电磁屏蔽效能，进一步提高木材的综合利用率和使用价值，开发具有电磁波屏蔽效能的新型功能性木材和木质复合材料，本研究利用化学镀镍的方法，对木材化学镀的基本理论和化学镀液的配制、组成和影响因素进行了分析。研究了木材单板和刨花化学镀镍工艺技术，并对化学镀镍单板、化学镀镍刨花所制备的木质电磁屏蔽材料电磁屏蔽效能做了定量研究，研究了化学镀镍木材镀层的组织结构。 本研究结果归纳如下： 1．对镀液成分和工艺参数对木材化学镀镍沉积速率的影响进行了研究，主盐NiSO4·6H2O为50g／L、还原剂NaH2PO2·H2O为60 g／L、络合剂HOCOCH（OH）2CH2CO为60 g／L、HOCOCH2CH2COOH为60 g／L情况下，当pH值为7.0～7.5、施镀温度为80℃、施镀时间为20 min时，可以得到比较理想的金属沉积速率。 2．随着金属镍沉积量的增加，化学镀镍单板的表面电阻率下降，导电性增加，化学镀镍单板的导电性具有各向异性。平行于纤维方向的表面电阻率要低于垂直于纤维方向的表面电阻率，在本实验所测定的范围内，化学镀镍单板垂直于纤维方向的表面电阻率是平行于纤维方向表面电阻率的3.45～1.34倍。化学镀镍杨木单板的电磁屏蔽效能可以达到31.8dB～51.4dB。由化学镀镍单板所制成的胶合板的电磁屏蔽效能与其化学镀镍单板的电磁屏蔽效能基本相同。 3．不同树种的抽提物含量对木材化学镀镍的影响较大，针叶材主要是树脂的含量，阔叶材主要是单宁的含量，这些抽提物容易造成镀液的分解。各个树种在经过抽提物的去除之后，可以实现木材的化学镀镍。 4．对杉木刨花进行化学镀镍，可以使刨花具有导电功能，由化学镀镍刨花所制成具有导电功能刨花板的密度在0.57g／cm3～1.12g／cm3之间变化。由较小表面电阻率的化学镀镍刨花制备的木质电磁屏蔽材料具有较小的体电阻率和良好的电磁屏蔽效能。运用较大热压压力的制板工艺，可以在一定程度上提高导电功能刨花板的电磁屏蔽效能。在5KHz～1500MHz的频率范围进行屏蔽效能测定，导电功能木质电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能可以达到21.26dB～43.31dB。 5．木材在化学镀镍时，金属镍不仅沉积在木材的表面，而且渗入到了木材的细胞腔和细胞壁的组织结构中。通过对化学镀镍单板的光学显微镜观察和分析，化学镀镍的单板在木材的细胞腔和细胞壁上的木射线组织、纹孔、管胞、木纤维上都有金属镍的沉积。树种不同，金属镍渗入木材的路径和组织结构也不相同。 6．首次对化学镀镍单板和化学镀镍刨花进行了XRD分析研究，化学镀镍的木材其纤维素的相对结晶度出现了下降的趋势，同时，化学镀镍刨花XRD分析证实了Ni（111）、Ni（200）和Ni（220）衍射峰的存在。化学镀镍单板和化学镀镍刨花的组织结构摘要对性能的影响是木材组织和金属镀层共同作用的结果。研究中还发现，除了主盐浓度、还原剂浓度、温度、pH值等因素外，木材基体的预处理过程同样也影响着镀层的组织结构。不同的预处理条件对木材化学镀镍层的含磷量、结晶化的程度以及镀层的组织结构都有很大的影响。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 国内外研究现状及存在问题  12-14
  1.3 木材化学镀需要进一步研究和解决的问题  14-15
  1.4 本研究的目的意义、研究内容及论文构成  15-19
    1.4.1 研究目的及意义  15-16
    1.4.2 研究内容  16-17
    1.4.3 论文构成  17-19
2 木材化学镀镍沉积速率的影响因素  19-32
  2.1 绪言  19
  2.2 木材化学镀镍的工艺流程  19-21
  2.3 材料和实验方法  21-26
    2.3.1 材料  21-22
    2.3.2 实验装置  22-23
    2.3.3 实验方法  23-26
      2.3.3.1 单板冷热水抽提物的去除  23
      2.3.3.2 表面处理  23-24
      2.3.3.3 敏化和活化处理  24
      2.3.3.4 还原处理  24-25
      2.3.3.5 木材化学镀镍  25
      2.2.3.6 木材化学镀镍金属沉积量的测量  25-26
  2.4 结果与分析  26-30
    2.4.1 主盐及还原剂的影响  26-27
    2.4.2 还原剂的影响  27
    2.4.3 络合剂的影响  27-28
    2.4.4 pH值的影响  28-29
    2.4.5 温度的影响  29-30
    2.4.6 时间等因素的影响  30
  2.5 结论  30-32
3 化学镀镍单板的导电性和电磁屏蔽效能  32-44
  3.1 绪言  32
  3.2 材料和实验方法  32-39
    3.2.1 材料  32
    3.2.2 实验装置  32-33
    3.2.3 实验方法  33-35
      3.2.3.1 单板冷热水抽提物的去除  33
      3.2.3.2 表面处理  33
      3.2.3.3 敏化和活化处理  33-34
      3.2.3.4 还原处理  34
      3.2.3.5 化学镀镍  34
      3.2.3.6 具有电磁屏蔽效能的胶合板制备  34-35
    3.2.4 化学镀镍木材单板金属镍沉积量的计算  35
    3.2.5 化学镀镍木材单板导电性的测量  35-36
    3.2.6 化学镀镍木材单板电磁屏蔽效能的测量  36-39
  3.3 结果与分析  39-43
    3.3.1 木材单板上镀覆金属镍的沉积量  39
    3.3.2 化学镀镍单板的导电性与金属镍的沉积量  39-40
    3.3.3 化学镀镍单板的电磁屏蔽效能  40-43
  3.4 结论  43-44
4 化学镀镍不同树种单板的导电性和电磁屏蔽效能  44-61
  4.1 绪言  44
  4.2 材料和实验方法  44-46
    4.2.1 实验材料  44
    4.2.2 实验方法  44-46
      4.2.2.1 单板冷热水抽提物  44-45
      4.2.2.2 单板的表面处理  45
      4.2.2.3 敏化和活化处理  45
      4.2.2.4 还原处理  45-46
      4.2.2.5 不同树种单板的化学镀镍  46
    4.2.3 化学镀镍单板金属镍沉积量的计算  46
    4.2.4 不同树种镀镍单板导电性的测量  46
    4.2.5 不同树种镀镍单板电磁屏蔽性能的测量  46
  4.3 结果与分析  46-59
    4.3.1 各树种化学镀镍单板金属的沉积量  46-48
    4.3.2 金属沉积量与不同树种之间的关系  48
    4.3.3 金属沉积量与各树种化学镀镍单板的导电性  48-53
    4.3.4 化学镀镍不同树种单板的电磁屏蔽效能  53-59
  4.4 结论  59-61
5 化学镀镍木质电磁屏蔽刨花板的制备  61-75
  5.1 绪言  61
  5.2 木质电磁屏蔽刨花板制备的工艺流程  61-62
  5.3 刨花的化学镀镍  62-65
    5.3.1 实验材料  62
    5.3.2 实验方法  62-65
      5.3.2.1 刨花冷热水抽提物的去除  62
      5.3.2.2 刨花表面处理  62
      5.3.2.3 敏化和活化处理  62-63
      5.3.2.4 还原处理  63
      5.3.2.5 刨花化学镀镍  63
      5.3.2.6 化学镀镍刨花金属镍沉积量的计算  63-64
      5.3.2.7 化学镀镍刨花表面电阻率的测量  64-65
  5.4 木质电磁屏蔽刨花板的制备  65-66
    5.4.1 实验材料  65
    5.4.2 实验方法  65-66
      5.4.2.1 化学镀镍刨花的施胶  65
      5.4.2.2 铺装成型  65
      5.4.2.3 热压  65
      5.4.2.4 导电功能刨花板体积电阻率的测量  65-66
      5.4.2.5 导电功能刨花板电磁屏蔽效能的测量  66
  5.5 结果与分析  66-74
    5.5.1 化学镀镍刨花表面电阻率和导电功能刨花板的体积电阻率  66-68
    5.5.2 导电功能刨花板的比重  68
    5.5.3 导电功能刨花板的电磁屏蔽效能  68-74
  5.6 结论  74-75
6 化学镀镍木材的组织结构研究  75-91
  6.1 绪言  75
  6.2 材料和实验方法  75-77
    6.2.1 材料  75-76
      6.2.1.1 未镀木材试件的准备  75
      6.2.1.2 化学镀镍木材试件的准备  75-76
    6.2.2 实验仪器  76
    6.2.3 实验方法  76-77
      6.2.3.1 化学镀镍木材外观质量观察  76
      6.2.3.2 化学镀镍木材表面观察  76
      6.2.3.3 化学镀木材组织结构分析  76-77
      6.2.3.4 化学镀木材纤维相对结晶度的测量  77
  6.3 结果与分析  77-90
    6.3.1 化学镀镍单板和化学镀镍刨花的外观特征  77-79
    6.3.2 金属镀镍层与木材的结合状态分析  79-85
    6.3.3 化学镀镍单板镀层的组织结构分析  85-88
    6.3.4 化学镀镍刨花的组织结构分析  88-90
  6.4 结论  90-91
7 总结论  91-94
参考文献  94-99
作者简历  99-100
指导教师简介  100-101
致谢  101

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 木材加工工业、家具制造工业 > 加工工艺 > 制材加工
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