纺织品化学镀CS-pd催化膜的研究及应用

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本论文研究了一种基于分子自组装技术的化学镀前处理方法,成功地在纺织品表面形成化学镀催化活性层,进而引发化学镀镍磷合金。此活化方法改进了传统的“粗化、敏化、活化”三步法工艺,并且降低了贵金属钯用量,将其应用于聚酯纤维、聚酰胺纤维织物,可获得具有优异屏蔽功能与高结合牢度的化学镀纺织品。由于化学镀是制备电磁屏蔽材料的主流技术,因此该前处理工艺的研究具有广阔的应用前景和重要的理论意义。   本活化方法的主要步骤包括:首先采用浸渍或浸轧的方法在织物表面沉积一层钯分散载体-壳聚糖,使织物表面产生氨基、羟基等活性基团,然后浸渍钯活化液,利用钯离子与活化基团的配位络合作用自组装成钯膜。活化织物再经过化学镀镍后即得到电磁屏蔽织物。   以壳聚糖(Chitosan,简称CS)在聚酯(Polyester简称PET)纤维织物表面形成负载膜,并研究其对活化液中有效成分-钯离子的吸附性能。吸附动力学研究表明,该吸附符合二级吸附动力学方程,室温下的反应速率常数为0.1743min-1,推算该反应的表观活化能为18.84KJ/mol,吸附行为更符合Langmuir吸附等温式,可认为是单分子层吸附;吸附热力学研究表明,反应过程可自发进行,且升高温度有利于反应的进行。通过红外光谱分析,壳聚糖上的C2-NH2、C3-OH、C6-OH活性官能团与钯离子发生了配合,并提出了可能的反应机理。   分别以聚酰胺(Polyamide简称PA)纤维织物和PET纤维织物为基材,通过正交实验及单因素实验讨论了活化层形成条件以及各因素对活化过程的影响。采用化学镀后织物的方阻值以及化学镀前后织物的增重率作为活化效果的评判依据,得出最佳活化工艺条件如下:   PA织物:CS浓度12g/L、醋酸浓度1%、甲醛浓度10mL/L、氯化钯浓度45mg/L、活化处理时间30~40min、活化处理温度60℃。   PET织物:CS浓度10g/L、醋酸浓度3%、甲醛浓度6mL/L、氯化钯浓度45mg/L、CS浸泡时间10min、轧车压力3kg/cm2、活化处理温度60℃、活化处理时间30~40min。   采用XRD、SPM、SEM、ATR-FTIR等测试方法对经最佳活化工艺条件处理后的催化膜进行表征。其中XRD图谱表明,在织物表面形成了均匀细致的钯活化层;采用SPM观测到薄膜表面钯微粒整齐排列,粒径主要分布在40nm左右;SEM及显微图像观察也可以佐证这一结论;从织物表面的ATR-FTIR谱图只显示织物自身的特征峰,可推测由此活化方法制得的催化层薄且均匀。   对化学镀后的纺织品进行了耐磨牢度及金属镀层结合牢度的测试,结果表明,经过此活化方法处理得到的电磁屏蔽织物,其镀层与基材具有良好的结合牢度和耐磨性能。根据Schelkunoff理论计算,其电磁屏蔽效能达到30dB以上,这相当于屏蔽掉了96.0%以上的电磁波,完全能达到民用电磁防护用品的要求。
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