壳聚糖/聚乙烯醇共混膜在纺织品化学镀中的应用及性能研究

摘要

随着科技的发展，电子产品和设备增多，电磁波无处不在。电磁辐射能够造成电子产品的相互干扰，甚至危害人类的健康。导电织物可用来屏蔽电磁波且具有抗静电的特性，然而传统织物化学镀前处理需要粗化-敏化-活化等繁琐步骤，且对活化过程要求较高。在本论文中提出了导电织物化学镀的前处理新方案。利用壳聚糖与聚乙烯醇在织物表面制备具有自催化活性的薄膜，无需粗化，且避免了氯化亚锡的敏化过程，同时减少了活化过程中氯化钯的用量。该方案大大简化了工艺，减少了环境污染，且降低了成本，具有很好的市场应用和推广价值。
　　壳聚糖(CS)分子上带有的—OH，—NH2基团具有吸附重金属离子的特性，能够吸附钯离子形成自催化薄膜，但是纯壳聚糖膜在实际应用中由于膜的力学性能差而通常需加入醛类物质作为交联剂成膜，使用过程中会逐渐释出游离甲醛，目前已经不符合使用要求。考虑到醛类的毒性和环境安全等问题，该论文选用聚乙烯醇(PVA)共混制膜。利用天然高分子壳聚糖(CS)与聚乙烯醇(PVA)共混后存在强烈的氢键作用能够促进两者相容，形成具有互穿网络(IPN)结构的CS/PVA二元共混膜，利用其在涤纶和锦纶织物上良好的成膜性能和—OH、—NH2等基团对活化剂钯离子的吸附性能，可有效减少贵金属钯的用量，相比传统加入40ppm～300ppm氯化钯的用量，只需加入8ppm氯化钯即可形成具有自催化活性的薄膜，成功引发其后的化学镀镍。
　　首先研究CS/PVA二元共混膜的成膜性及膜性能。通过正交实验和单因素实验发现:随着PVA质量浓度的增加，共混后壳聚糖膜的强力有所下降，但是其断裂延伸率不断增加，其使用性能更佳。最后得到二元共混薄膜制备的最佳工艺条件为:PVA/(CS+PVA)质量分数20％，80℃烘干20min。通过傅里叶红外(FT-IR)观察发现，随着PVA含量的增加，—OH、—NH2在3428cm-1处的伸缩振动峰发生红移，1553cm-1处的酰胺基的弯曲振动峰变窄并发生蓝移，说明壳聚糖与聚乙烯醇之间形成了强烈的氢键作用;通过强力测试对共混膜结构及拉伸强力性能进行了测试。结果表明:CS与PVA两者产生了强烈的氢键作用，形成了具有互穿网络结构的二元共混薄膜。
　　然后分别对表面已具有自催化膜的涤纶和锦纶织物进行了化学镀镍的研究。利用掺杂氯化钯的CS与PVA共混液的成膜性能在涤纶和锦纶织物表面预制一层具有自催化活性的薄膜，并对经过处理后的织物进行化学镀镍研究。经过正交试验和单因素实验分析得到涤纶织物化学镀镍最佳工艺条件为:硫酸镍40g/L，次亚磷酸钠25g/L，柠檬酸三钠17g/L，乙酸钠17g/L，温度45℃，时间57min。锦纶织物化学镀镍最佳工艺条件为:硫酸镍37g/L，次亚磷酸钠25g/L，柠檬酸三钠17g/L，乙酸钠17g/L，温度45℃，时间57min。采用最佳工艺后得到的镀镍涤纶织物表面方阻为40～160mΩ/cm2，镀镍锦纶织物表面方阻为40～180mΩ/cm2。
　　采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀镍后织物表面形貌，镀层颗粒分布均匀、致密;通过热重分析(TG)对镀镍前后的织物进行了测试，镀镍后织物样品剩余率明显高于织物原样，说明镍层存在且由于金属镀层致密，对高分子链活动的有一定阻滞阻滞作用，阻挡了降解物的挥发;对镀镍后的织物进行了电磁屏蔽效能测试，镀镍涤纶织物的屏蔽效能基本分布在40～80dB之间，镀镍锦纶织物分布在55～85dB之间，均大于民用和工业标准的30dB，达到了屏蔽效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 电磁屏蔽原理

1．3 电磁屏蔽产品的制备方法

1．3．1 化学镀与电镀

1．3．2 导电高分子

1．3．3 真空镀、磁控溅射镀

1．4 化学镀前处理研究

1．5 本课题的研究意义及内容

1．5．1 课题的研究意义

1．5．2 课题的研究内容

第二章 CS／PVA二元共混膜的制备

2．1 引言

2．1 实验部分

2．1．1 试剂及仪器

2．1．2 实验方法

2．1．3 性能测试与表征

2．2 正交实验

2．2．1 正交实验设计

2．2．2 正交实验结果与分析

2．3 膜性能影响因素

2．4 性能测试与表征

2．4．1 傅里叶红外光谱(FT-IR)表征

2．4．2 强力测试

2．5 本章小结

第三章 CS／PVA二元共混膜处理后涤纶织物化学镀镍

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂及仪器

3．2．2 实验方法

3．2．3 性能测试与表征

3．3 正交实验

3．3．1 正交实验设计

3．3．2 正交实验结果与分析

3．4 化学镀镍层质量的影响因素

3．4．1 硫酸镍浓度对织物表面电阻及增重率的影响

3．4．2 次亚磷酸钠浓度对织物表面电阻及增重率的影响

3．4．3 柠檬酸三钠对织物表面电阻及增重率的影响

3．4．4 乙酸钠对织物表面电阻及增重率的影响

3．4．5 施镀温度对织物表面电阻及增重率的影响

3．4．6 施镀时间对织物表面电阻及增重率的影响

3．5 性能测试与表征

3．5．1 织物表面方阻测试

3．5．2 扫描电子显微镜(SEM)

3．5．3 热重分析

3．5．4 电磁屏蔽性能测试

3．5．5 耐腐蚀性能测试

3．5．6 耐水洗性能测试

3．6 本章小结

第四章 CS／PVA二元共混膜处理后锦纶织物化学镀镍

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂及仪器

4．2．2 实验方法

4．2．3 性能测试与表征

4．3 正交实验

4．3．1 正交实验设计

4．3．2 正交实验结果与分析

4．4 化学镀镍层质量的影响因素

4．4．1 硫酸镍浓度对织物表面电阻及增重率的影响

4．4．2 次亚磷酸钠浓度对织物表面电阻及增重率的影响

4．4．3 柠檬酸三钠对织物表面电阻及增重率的影响

4．4．4 乙酸钠对织物表面电阻及增重率的影响

4．4．5 施镀温度对织物表面电阻及增重率的影响

4．4．6 施镀时间对织物表面电阻及增重率的影响

4．5 性能测试与表征

4．5．1 织物表面方阻测试

4．5．2 扫描电子显微镜(SEM)

4．5．3 热重分析

4．5．4 电磁屏蔽性能测试

4．5．5 耐腐蚀性能测试

4．5．6 耐水洗性能测试

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢