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PdCl_2活化的木材表面化学镀镍制备电磁屏蔽材料

作　者: 刘海兵
导　师: 王立娟
学　校: 东北林业大学
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 3-氨丙基三乙氧基硅烷壳聚糖离子钯活化化学镀镍表面电阻率电磁屏蔽
分类号: TQ153.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

木材是一种可再生天然有机高分子材料,不仅具有重量轻、隔音、隔热等材料学特性,而且具有独特的表面纹理和色泽等可装饰性特点,被广泛应用于建筑装修领域。但是,绝干的木材属于电的不良导体,不具备屏蔽电磁波的功能。化学镀镍技术是使木材表面金属化的有效方法。木材在化学镀镍之前需要对其表面进行活化。传统的活化方法是在木材表面吸附胶体钯粒子,其缺点是胶体钯在镀液中容易脱附,使镀液分解。因此,本论文根据氮与钯离子配位络合作用原理,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和壳聚糖对木材表面进行预处理,并结合离子钯活化法在木材表面获得单质钯活化层,进而催化之后的化学镀镍反应,制备了木质基电磁屏蔽材料。分别探讨了APTES口壳聚糖的处理条件对化学镀镍木材表面电阻率的影响；分析了镀层的微观形貌、成分和结构；测定了镀后木材的电磁屏蔽效能以及镀层的结合强度。硅烷处理的木材表面镀镍结果表明,体积浓度1.5%的APTES乙醇溶液(含水60g/L)的最佳陈化时间为5～7 h,所得化学镀镍桦木和水曲柳单板的表面电阻率分别可达174.4 mΩ/cm2和210.4 mΩ/cm2；壳聚糖处理的木材表面镀镍结果表明,在壳聚糖溶液浓度为6 g/L、吸附氯化钯的时间为8 min条件下所得化学镀镍桦木单板和水曲柳单板的表面电阻率最低,分别为228.6 mΩ/cm2和236.9 mΩ/cm2。XPS结果表明,APTES成功地在木材表面成膜,并通过N-Pdσ键吸附二价钯离子,二价钯离子随后被次亚磷酸钠还原为单质钯。SEM观察发现木材表面完全被金属镀层覆盖,镀层均匀连续,并保留了木材表面原有的纹理。EDS和XRD结果表明,镀层为Ni-P二元合金,主要成分为Ni,P含量低于4 wt.%,镀层为晶态结构。电磁屏蔽效能测试表明,化学镀镍单板的电磁屏蔽效能比素材有显著提高。在电磁波频率为9 kHz～1.5 GHz,经APTES处理的化学镀镍桦木和水曲柳的最低电磁屏蔽效能分别为60 dB和50 dB,经壳聚糖处理的化学镀镍桦木和水曲柳的屏蔽效能分别不低于55 dB和46 dB。直拉法测试结果表明,镀层与木材表面结合牢固,经APTES处理的化学镀镍桦木和水曲柳的结合强度超过1.39 MPa,经壳聚糖处理的化学镀镍桦木和水曲柳的结合强度超过0.98 MPa。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  9-12
    1.2.1 非金属材料表面化学镀  9-10
    1.2.2 非金属材料表面化学镀的活化工艺  10-11
    1.2.3 木材表面化学镀  11-12
  1.3 研究的目的、意义和主要内容  12-15
    1.3.1 研究的目的和意义  12-13
    1.3.2 研究的主要内容  13-15
2 实验原理和分析方法  15-23
  2.1 引言  15
  2.2 试验方法  15-17
    2.2.1 实验材料与实验仪器  15
    2.2.2 工艺流程  15-16
    2.2.3 实验原理  16-17
  2.3 化学镀镍单板的性能  17-19
    2.3.1 金属沉积率  17
    2.3.2 表面电阻率  17-18
    2.3.3 电磁屏蔽效能  18-19
    2.3.4 镀层结合强度  19
  2.4 化学镀镍单板的表征  19-23
    2.4.1 X射线光电子能谱分析  19-20
    2.4.2 扫描电镜分析  20-21
    2.4.3 X射线衍射分析  21-23
3 硅烷处理的木材表面化学镀  23-35
  3.1 引言  23
  3.2 实验部分  23-24
    3.2.1 实验药品  23-24
    3.2.2 制备过程  24
    3.2.3 测试与分析  24
  3.3 结果与分析  24-33
    3.3.1 硅烷陈化时间  24-26
    3.3.2 活化过程中的XPS分析  26-28
    3.3.3 镀层形貌及成分分析  28-31
    3.3.4 镀层结构分析  31-32
    3.3.5 镀后单板的电磁屏蔽效能  32
    3.3.6 镀层结合强度  32-33
  3.4 本章小结  33-35
4 壳聚糖处理的木材表面化学镀  35-43
  4.1 前言  35
  4.2 实验部分  35-36
    4.2.1 实验药品  35
    4.2.2 制备过程  35-36
    4.2.3 分析与测试  36
  4.3 结果与分析  36-42
    4.3.1 壳聚糖浓度  36-37
    4.3.2 氯化钯吸附时间  37
    4.3.3 镀层形貌及成分分析  37-40
    4.3.4 镀层结构分析  40-41
    4.3.5 镀后单板的电磁屏蔽效能  41
    4.3.6 镀层结合强度  41-42
  4.4 本章小结  42-43
结论  43-45
参考文献  45-49
攻读学位期间发表的学术论文  49-51
致谢  51-52

PdCl_2活化的木材表面化学镀镍制备电磁屏蔽材料

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