滌綸織物綠色化學(xué)鍍銀技術(shù)的開發(fā)

滌綸織物綠色化學(xué)鍍銀技術(shù)的開發(fā)

銀涂層功能材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。對于非金屬基材,化學(xué)鍍法通常需要經(jīng)過粗化→敏化→活化→還原處理→鍍覆5個步驟。每個步驟都決定著最終鍍層性能的優(yōu)劣,因此需保證每一步驟都完善的情況下才能得到優(yōu)質(zhì)鍍層?；瘜W(xué)鍍銀工藝中,敏化/活化應(yīng)盡可能使形成的催化活性中心均勻分散,僅使用氯化亞錫還不能達到理想效果;還原處理通常采用甲醛作為還原試劑,而甲醛有一定的毒性,于環(huán)境及人體都有危害;銀的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為0.7995V,與還原劑之間的電位相差較大,Ag因此,本課題中,優(yōu)化了敏化/活化工藝,改進了還原處理步驟,采用氨水、乙二胺和硫代硫酸鈉作為復(fù)合絡(luò)合劑,開發(fā)了滌綸織物化學(xué)鍍銀技術(shù);并在此基礎(chǔ)上,開發(fā)了滌綸雙層化學(xué)鍍銀技術(shù),制備出了導(dǎo)電性能與電磁屏蔽性能優(yōu)良的滌綸鍍銀織物。1實驗部分1.1化銀用材料和試劑滌綸(PET):吳江青城紡織品有限公司提供,240T春亞紡平紋織物(紗支密度為51×38count/cm1.2鍍銀液的制備滌綸織物化學(xué)鍍銀,需要基材表面粗化,再經(jīng)過敏化(A1/A2)、活化(B)、還原處理(C),然后進行鍍銀液(D1/D2)施鍍。具體步驟和用量詳見Tab.1。1.3探索方法1.3.1紡織機粗化的重量率和銀后的重量減重率=(m1.3.2表面形狀采用日本電子株式會社的JSM-6700F型高分辨掃描電子顯微鏡(SEM),分析織物和鍍層的表面形貌。1.3.3表面電阻：采集1.3.4磁體保護采用10cm×10cm樣品,由上海市計量測試技術(shù)研究院測試鍍銀滌綸織物的電磁屏蔽效能值。2結(jié)果與討論2.1滌綸織物的粗化處理Fig.1為滌綸織物表面粗化前后的SEM照片?；瘜W(xué)沉積的金屬層與織物之間的作用主要是機械嚙合,鍍層與織物的結(jié)合力主要取決于織物表面凹坑的形狀、深度和密集度為了滌綸與銀鍍層能有良好的結(jié)合力,必須在施鍍前對滌綸進行粗化處理。本課題將滌綸織物浸于75℃~85℃的NaOH溶液中,減重率控制在30%左右。滌綸的組成是聚對苯二甲酸乙二醇酯,約含有46%酯基,酯基在高溫的堿溶液中發(fā)生水解、熱裂解,部分滌綸分解為聚對苯二甲酸和乙二醇,在纖維表面產(chǎn)生刻蝕,如Fig.1(b)為粗化處理過的滌綸織物,表面呈現(xiàn)出了更多、更深、更密的凹坑和小孔,當(dāng)貴重金屬鈀的微粒嵌入這些凹坑及小孔時,化學(xué)鍍中金屬原子首先在這些活性中心被吸附而形成鎖扣,從而保證鍍層與織物的結(jié)合牢度。2.2織物表面鍍層的比較為了確保銀能沉積在織物表面,必須降低銀沉積于滌綸纖維表面的活化能,需將纖維表面敏化/活化,以形成催化活性中心。Fig.2為滌綸經(jīng)不同敏化液處理、活化后的表面形貌。與Fig.1(b)比較,Fig.2(c)中織物表面上或凹坑內(nèi)出現(xiàn)了一些細小的顆粒,即為鈀粒子,Fig.2(d)中織物表面較Fig.2(c)中沉積了更多的鈀粒子,且分散均勻。Fig.3為經(jīng)過不同敏化處理的鍍層的表面形貌。Fig.3(e)中鍍層表面粗糙,有大量絮狀物,而且局部脫落,可見鍍層硬脆,內(nèi)應(yīng)力較大。Fig.3(f)中滌綸織物表面的鍍層均勻、絮狀物減少,并且鍍層完整。分析原因為:在對滌綸織物進行敏化/活化時,發(fā)生如下反應(yīng):水解生成的Sn(OH)Cl膠粒吸附在織物上,當(dāng)加入PdCl2.3甲醛的危害織物進行活化后表面上殘留有Pd在之前的實驗中采用甲醛作為還原劑,雖然甲醛具有較強的還原性和良好的還原效果,但是甲醛有一定的毒性,對人體健康有害。本文在施鍍前,將活化后的織物浸入C溶液,進行還原處理,一方面可以還原活化后殘余的Pd2.4化學(xué)加標(biāo)劑的選擇Fig.4(g)所示為氨水、乙二胺復(fù)合配位化學(xué)鍍銀層的表面形貌,有大量絮狀物,鍍層凹凸不平。而當(dāng)加入硫代硫酸鈉之后,如Fig.3(f)和Fig.4(h)所示,鍍層表面的絮狀物減少,鍍層光滑、平整、致密,且均勻地包覆在滌綸纖維表面,顆粒與顆粒間相互滲透,緊密堆積。從Tab.2可以看出,在利用優(yōu)化后的敏化/活化工藝后若只用氨水和乙二胺作為絡(luò)合劑時,增重只有16.7g/m分析原因為:當(dāng)用乙二胺、氨水和硫代硫酸鈉作為絡(luò)合劑時,銀與其發(fā)生如下反應(yīng):當(dāng)只有氨水、乙二胺與銀絡(luò)合時,配合物的穩(wěn)定性不高,見式(1)、式(2)。當(dāng)遇到還原劑時,反應(yīng)向離解方向進行,Ag2.5滌綸纖維表面鍍層的制備為了滿足某些領(lǐng)域更高導(dǎo)電性及電磁屏蔽性能的要求,本文開發(fā)了滌綸織物雙層化學(xué)鍍銀技術(shù),參見Fig.4(h)和Tab.2,可以看出,鍍層光滑平整致密,均勻包覆在滌綸纖維表面,表面有少量絮狀物,顆粒尺寸較單層鍍有所增大,增重接近單層鍍銀的2倍,電阻下降近1倍。分析原因為:一層鍍時,隨著鍍液越來越不穩(wěn)定及其Ag2.6電磁屏蔽效能經(jīng)過工藝優(yōu)化,本課題制備出了導(dǎo)電性良好的銀鍍層滌綸織物,送于上海市計量測試技術(shù)研究院檢測,結(jié)果參見Fig.5:在30MHz~3000MHz頻率范圍內(nèi),單層和雙層鍍銀織物的平均屏蔽效能分別為78.05dB、87.82dB,電磁屏蔽性能優(yōu)良。3化學(xué)鍍銀導(dǎo)電滌綸織物的制備(1)采用化學(xué)鍍法制備導(dǎo)電滌綸織物,引入聚乙二醇(PEG1000)作為敏化液分散劑,提高了敏化/活化效率,增重可達36.4g/m(2)采取鍍銀用還原液代替甲醛作為敏化/活化后的還原中和劑,得到了優(yōu)良的化學(xué)鍍銀導(dǎo)電滌綸織物。將化學(xué)鍍銀工藝綠色化。(3)引入硫代硫酸鈉作為輔助絡(luò)合劑,鍍液穩(wěn)定性增加,鍍層光滑致密,均勻包覆在滌綸纖維表面。在30MHz~3000MHz頻率范圍內(nèi),平均屏蔽效能達到78.05dB。(4)在單層化學(xué)鍍銀的基礎(chǔ)上雙層化學(xué)鍍銀,得到了光滑平整的