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聚酯纤维与棉纤维巯基改性及化学镀银导电布的研究

作　者: 李莉莉
导　师: 王炜
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 化学镀银 3-巯丙基三乙氧基硅烷导电织物涤纶棉
分类号: TS195.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

导电织物作为新型材料的一种,在很多领域有重要应用。本文研究了一种基于纤维表面巯基改性的化学镀前处理方法,成功的在纤维上形成银催化活化层,引发化学镀银,形成质量好的银镀层。此方法改进了传统的敏化活化方法,克服了原方法中工艺复杂,贵金属与基体结合力不强、耗费贵金属多、环保性差等缺点。经应用于合成纤维涤纶和天然纤维棉,然后化学镀银,得到导电效果优、电磁屏蔽性能好、金属层与基材结合力强等物理性能好的镀银导电布。该工艺具有良好的应用前景。在纤维巯基改性及化学镀银导电布的研究课题开展中,改性化学镀法制备镀银导电布的过程为：涤纶纤维经除油、粗化、巯基改性表面处理后,棉纤维经煮练、巯基改性前处理后,放入氧化还原镀银溶液中,实施化学镀,使织物表面形成金属银层,从而使其具有导电性。本文中以合成纤维涤纶为基底,经除油后对其实施粗化,其目的是：使光滑的涤纶表面形成沟槽,有利于物理吸附；使聚酯纤维表面富含羟基,这是巯基改性硅烷在涤纶表面形成化学偶联的前提条件。然后进行巯基改性,在成熟的化学镀银工艺条件下研究巯基改性的最佳工艺条件,发现巯基改性浓度、时间以及改性液浴比等因素对织物镀层都有影响,采用化学镀银后织物的方阻值及其离散度作为改性效果的评判标准,得到了巯基改性工艺的最佳条件：3-巯丙基三乙氧基硅烷的质量分数1%,改性时间120min,改性液浴比1：60。在此基础上,进行了化学镀银的工艺优化,得到优化的镀银工艺为：硝酸银浓度20.8g/L,葡萄糖浓度24.8g/L,施镀时间70min,施镀温度50℃。扫描电子显微镜、X射线衍射等测试结果表明,化学镀后在涤纶表面生成了均匀致密的银层。而且金属银镀层与涤纶具有高牢度结合力,化学镀银涤纶织物导电稳定性优良,但由于涤纶粗化的原因,导致其力学性能下降。以天然纤维棉为基底,经煮练后进行巯基改性,然后进行化学镀银,采用先正交试验、后单因素分析的方法,得到最佳巯基改性化学镀银工艺：3-巯丙基三乙氧基硅烷的质量分数1%,改性时间120min,改性液浴比1：60；硝酸银浓度20.8g/L,葡萄糖浓度22.5g/L,施镀时间50min,施镀温度40℃。扫描电子显微镜结果显示起始银催化活化层中银呈现纳米级,后续的银镀层中银颗粒较大,SEM、X射线衍射测试结果表明,化学镀后在棉织物表面生成了均匀致密的银层。化学镀银棉织物具有优良的电磁屏蔽效能,而且金属银镀层与棉织物具有优良的结合牢度,化学镀银棉织物导电稳定性优良,力学性能变化不大。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-24
  1.1 引言  12-13
  1.2 纤维化学镀前处理概况  13-18
    1.2.1 合成纤维粗化  13-15
    1.2.2 活化工艺发展  15
    1.2.3 新兴活化方法  15-18
  1.3 化学镀银  18
  1.4 3-巯丙基三乙氧基硅烷性质概述  18-19
  1.5 银层形成机理  19-22
  1.6 本论文的研究内容及课题意义  22-24
第二章巯基改性PET纤维及化学镀银涤纶织物  24-42
  2.1 引言  24
  2.2 实验部分  24-29
    2.2.1 试剂及仪器  24-25
    2.2.2 聚酯纤维前处理  25-26
    2.2.3 涤纶织物化学镀银  26-27
    2.2.4 性能测试与表征  27-29
  2.3 结果与讨论  29-40
    2.3.1 巯基改性制备镀银导电布的影响因素研究  29-32
    2.3.2 涤纶巯基改性后化学镀银工艺探究  32-36
    2.3.3 改性涤纶表面SEM分析  36
    2.3.4 改性纤维X射线衍射分析  36-37
    2.3.5 TG分析  37-38
    2.3.6 电磁屏蔽效能  38
    2.3.7 化学镀银涤纶织物的性能测试  38-40
  2.4 本章主要结论  40-42
第三章棉纤维巯基改性及化学镀银棉织物  42-61
  3.1 引言  42
  3.2 实验部分  42-45
    3.2.1 材料及仪器  42-43
    3.2.2 棉纤维前处理  43-44
    3.2.3 棉织物化学镀银  44
    3.2.4 性能测试与表征  44-45
  3.3 正交试验结果与讨论  45-47
    3.3.1 方法选择  45-46
    3.3.2 极差分析  46-47
    3.3.3 验证  47
  3.4 单因素分析  47-52
    3.4.1 表面改性剂巯基硅烷浓度对织物导电性能影响  47-48
    3.4.2 改性时间对棉织物导电性能的影响  48-49
    3.4.3 硝酸银用量对棉织物导电性能的影响  49-50
    3.4.4 化学镀银温度对棉织物导电性能的影响  50-51
    3.4.5 化学镀银时间对棉织物导电性的影响  51-52
  3.5 镀银棉织物形态结构研究与性能表征  52-57
    3.5.1 SEM分析  52-53
    3.5.2 改性棉纤维X射线衍射分析  53-54
    3.5.3 红外测试分析  54-55
    3.5.4 TG分析  55-56
    3.5.5 导电棉织物的电磁屏蔽效能  56-57
  3.6 化学镀银棉织物的性能测试  57-59
    3.6.1 化学镀银棉织物镀层结合力测试  57-58
    3.6.2 化学镀银棉织物的耐腐蚀性能测试  58
    3.6.3 抗静电性能测试  58-59
  3.7 本章主要结论  59-61
第四章结论  61-63
参考文献  63-67
攻读学位期间发表的学术论文  67-68
致谢  68

聚酯纤维与棉纤维巯基改性及化学镀银导电布的研究

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