镀铜涤纶织物的制备及性能研究

镀铜涤纶织物的制备及性能研究

近年来，随着科学技术的进步和现代化，电子产品的数量不断增加，导致辐射和静电的现象也在逐渐增加。因此，人们对纺织品的抗静电水平和电磁屏蔽要求也愈来愈高。通过化学镀的方法，可以在织物表面形成一层均匀的金属层，赋予织物抗静电、红外隐身及电磁屏蔽的性能化学镀由于镀层本身具有独特的优良性能，且工艺与其他表面处理技术相比，不需要外加电源，操作简便、镀层均匀、孔隙率低和外观良好，在织物整理中得到了迅速发展和广泛应用镀铜织物具有抗静电、红外隐身及电磁屏蔽的性能，适用于医疗卫生和电子领域等。本文通过对不同浓度所得到的镀铜涤纶织物进行性能分析，为镀铜涤纶织物的应用推广提供理论依据，具有较大的实用价值和意义。1测试1.1试验材料试验材料为双面轧光涤纶织物。1.2试剂及仪器试剂：丙酮，无水乙醇，氢氧化钠，硝酸银、氯化亚锡（天津市大茂化学试剂厂），稀盐酸，硝酸铜、酒石酸、甲醛（天津市永大化学试剂有限公司），试剂均为分析纯，试验所用水均为去离子水。1.3仪器、设备和测试设备101-3AB型电热鼓风干燥机（天津市泰斯特仪器有限公司），KH5200B型超声波清洗器（昆山禾创超声仪器有限公司），M-3型手持式四针探测仪（苏州晶格电子有限公司），FlukeTis10型红外热像仪（美国福禄克公司），TM3000型桌上显微镜（日本株式会社日立高新技术），PNA3621网络分析仪（南京普纳科技设备有限公司）。1.4织物的性能测试除油：将织物放入丙酮溶液超声处理（15min）→无水乙醇溶液超声处理（10min）→去离子水冲洗。粗化：将织物放入100.0mL的200g/L氢氧化钠溶液中，65℃磁力搅拌30min。敏化：将0.6g的氯化亚锡溶于50mL的15mL/L稀盐酸中，将织物放入溶液中室温磁力搅拌20min。活化：将织物放入30.0mL的5g/L硝酸银溶液中，室温磁力搅拌20min。化学镀：将0.3、0.6、0.9、1.2、1.5g的硝酸铜、2.4g酒石酸和1.2mL的甲醛溶液分别溶解于蒸馏水中配制60.0mL不同浓度的化学镀液，将活化后织物放入镀液中，静置24h，完成化学镀。1.5性能试验1.5.1微观形态利用TM3000型桌上显微镜（SEM）观察纤维微观形貌，得到镀铜纤维1000倍的微观形貌。1.5.2电能耗利用M-3型手持式四针探测仪测量镀层织物表面的方块电阻，每块织物测量5次，取得平均值，得到该镀铜涤纶织物的电阻值，分析其导电性能。1.5.3红外屏蔽性能利用FlukeTis10型红外热像仪对镀层涤纶纤维进行红外屏蔽性能测试，测定发射率。1.5.4磁体保护性能利用PNA3621网络分析仪对织物进行电磁屏蔽分析，得到电磁屏蔽效果图，分析得到镀铜涤纶纤维的电磁屏蔽效果。2结果与讨论2.1铜离子的浓度扫描电子显微镜是材料研究中一个很重要的仪器，通过它可以深入了解材料的表面微观形貌。镀铜涤纶织物在1000倍下纤维的微观形貌，如图1所示。由图1中可知，粗化过程中，织物表面出现大小不等的凹坑，化学镀液中铜离子的浓度升高，织物表面上所吸附的铜离子浓度也再增加。5g/L的镀铜织物表面的铜离子浓度远低于25g/L镀铜织物铜离子数目。由于粗化过程中，织物表面出现的凹坑数目有限，吸附的铜离子数目也有限，因此镀液浓度达到25g/L时，织物表面上附着一层牢度较低的铜离子，通过水洗或摩擦之后就会脱落。2.2镀铜溶液浓度对织物导电性能的影响通过对镀铜织物进行导电性能测定，获得镀铜纤维的方块电阻值，如图2所示。由图2可知，当镀铜溶液浓度小于20g/L时，随着镀铜溶液浓度的增加，织物的方块电阻值越低，导电性能越好。当镀铜溶液浓度大于20g/L时，织物的方块电阻值变化不大，并逐渐趋于稳定，这是由于在粗化过程中，织物表面出现的凹槽数量有限，即使继续增加镀液浓度，水洗之后织物表面的铜离子浓度依旧保持不变，镀铜纤维导电性能也不再改善。镀液浓度为20g/L时所得到的镀铜织物方块电阻值可达到64.44mΩ/cm2.3金属离子浓度对镀铜纤维发射率的影响通过对镀铜织物进行红外屏蔽性能测定，获得镀铜织物的红外成像图，如图3所示。由图3可知红外成像图中镀铜纤维织物、环境及体表的温度，数据汇总如表1所示。由表1可知，当镀液浓度增加时，织物样品温度与体表温度相差越大，与环境温度越接近，镀铜纤维的红外屏蔽效果越好。通过测量，获得各浓度镀铜纤维在160℃时的发射率，如图4所示。由图4可知，随着纤维表面所附着的金属离子浓度不断增加，纤维表面的光滑程度提高，镀铜纤维的红外效果也随之提高，发射率逐渐降低，所以当镀液浓度在15g/L以下时，镀铜织物的发射率降低明显；当浓度在20g/L以上时，纤维表面吸附的离子浓度和光滑程度变化不大，发射率略有下降但变化不明显，最终稳定在0.32附近。说明镀铜织物的红外隐身效果性能较优异，可以达到一定的红外隐身效果。2.4实线代表插损值变化情况选择20g/L的镀铜织物进行电磁屏蔽性能检测，获得电磁屏蔽效果图，实线代表插损值变化情况，虚线代表相位，如图5所示。由图5可知，该镀铜织物的插损在-40～30db，电磁信号减弱，该镀铜织物具有一定的电磁屏蔽性能，可用于日常生活中手机、卫星通信、GPS等设备辐射的防护。