抗菌/抗电磁屏蔽多功能镀银腈纶纤维的制备及性能研究

摘要

随着现代社会的飞速发展，日常生活中有害细菌的传播和蔓延对人类健康的威胁越来越大，同时电子技术的快速发展带来电磁污染的日益加重，所以对纺织品抗菌/抗电磁屏蔽功能的研究和开发已经成为人们广泛关注的研究课题。传统的制备抗菌/抗电磁屏蔽功能性纺织品的方法有多种:在合成纤维表面进行化学镀银、化学镀铜、化学镀镍等。其中聚丙烯腈纤维(PAN)凭借着与羊毛极相似的柔软蓬松性能、优异耐光耐气候性、防虫蛀性等功能，结合镀银织物良好的抗菌除臭、热传导、热反射、抗静电、防辐射等功能，所以选择在PAN纤维表面进行化学镀银被认为是一种制备抗菌/抗电磁屏蔽多功能性纺织品的有效方法。为了克服传统的PAN功能性镀银织物镀层结合力差、抗菌效果不显著、抗电磁屏蔽效果不持久等缺点，本论文采用APTES/MPTES两种硅烷偶联剂对PAN纤维进行改性，并对改性纤维进行化学镀银，最终制得了具有抗菌/抗电磁屏蔽多功能性的PAN纤维，为功能性纺织品的开发研究提供了一条很好的技术途径。
　　论文首先利用（γ-氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES:KH-550）和（γ-巯丙基）三乙氧基硅烷（MPTES:KH-590）两种硅烷偶联剂对PAN纤维表面进行改性，通过傅里叶红外变换法(FTIR)和能谱分析(EDS)对改性腈纶表面的基团和元素进行分析，并与未处理纤维进行比较，结果发现通过改性试验成功获得了一种具有偕胺腙基和巯基双活性基团的PAN纤维。通过正交实验优化改性工艺，最佳改性工艺条件为:APTES浓度65g/L，温度80℃，时间2h，MPTES浓度69g/L，温度30℃，时间3h。本论文采用的改性方法可以代替传统的粗化-敏化-活化前处理工艺，简化了工艺流程，减少了环境污染，为化学镀工艺过程的绿色化提供了新方法。
　　其次，对上述最佳改性条件下得到的PAN纤维进行化学镀银，通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、偏光显微镜等研究了镀银纤维的表面形态和镀层厚度，研究结果表明:经过化学镀银后的PAN纤维表面附着有一层均匀、致密的镀层，未出现银的团聚现象，且镀层厚度可以达到1μm左右。本文通过胶带粘附法研究了镀银纤维的镀层结合力，研究结果表明经过该镀银织物镀层结合力好，不易剥离、脱落。通过对镀银织物的屏蔽效能进行测试，结果表明该镀银织物的屏蔽效能在50dB左右，电磁屏蔽性能优异。通过琼脂平皿法和吸收法研究了镀银纤维的抗菌性能，研究结果发现制备的功能织物兼具抗菌性。
　　最后通过对镀银织物常规物理性能的测试，结果表明，镀银织物具有较好的耐磨性、抗静电性和抗腐蚀性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 导电织物的研究现状

1．2．1 电磁防护机理的研究

1．2．2 导电织物的制备方法

1．3 抗菌织物的研究现状

1．3．1 抗菌织物的概述

1．3．2 抗菌纤维的分类和抗菌机理

1．3．3 银的抗菌原理

1．3．4 常用的纺织品抗菌方法

1．4 化学镀织物的制备原理及研究进展

1．4．1 化学镀织物的制备原理

1．4．2 化学镀织物的研究进展

1．4．3 腈纶纤维的化学镀发展现状

1．5 PAN螯合纤维的研究进展

1．5．1 配合物和螯合物

1．5．2 螯合纤维概述

1．5．3 聚丙烯腈螯合纤维的制备

1．6 镀层结合力的研究

1．6．1 定性检测方法

1．6．2 定量测试方法

1．7 课题的研究内容和研究意义

1．7．1 课题的研究内容

1．7．2 课题的研究意义

第二章 实验部分

2．1 实验药品与耗材

2．2 实验仪器与设备

2．3 性能测试与表征手段

2．3．1 沉积速度的计算(V)

2．3．2 镀银纤维电阻的测定(R／cm)

2．3．3 傅里叶红外光谱测试(FTIR)

2．3．4 能谱分析(EDS)

2．3．5 显微镜测试

2．3．6 X射线衍射分析(XRD)

2．3．7 热重分析(TG)

2．3．8 抗菌性能测试

2．3．9 抗电磁屏蔽性能测试

2．3．10 腈纶镀银织物物理性能测试

第三章 结果与讨论

3．1 改性及化学镀银部分

3．1．1 聚丙烯腈纤维改性实验

3．1．2 改性腈纶的化学镀银实验

3．1．3 制备PANaohe螯合纤维的正交实验结果与讨论

3．1．4 制备PAN螯合纤维的单因素分析实验及结果

3．1．5 改性部分测试与表征

3．2 镀银织物镀层结合力的研究

3．2．1 前言

3．2．2 传统测试镀层结合力的几种方法

3．2．3 本课题测试镀层结合力的方法—胶带牵引试验

3．3 腈纶镀银织物抗菌性能的测试与表征

3．3．1 抑菌圈试验

3．3．2 抑菌率试验

3．4 镀银腈纶织物抗电磁屏蔽性能的测试与表征

3．5 镀银织物的物理性能测试

3．5．1 表面方阻测试

3．5．2 腈纶织物断裂强度和断裂伸长率的测试

3．5．3 镀银织物耐磨性能的测试

3．5．4 镀银织物抗静电性能的测试

3．5．5 镀银织物耐腐蚀性能测试

第四章 结论

参考文献

致谢