化学法银沉积锦纶织物的制备及性能研究

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金属银具有优异的导电性、抗菌性、延展性和自催活化性,因此被广泛应用于材料的表面处理中。锦纶织物具有良好的力学性能,在锦纶织物表面沉积金属银,在保持原有柔性风格的基础上,还具金属银导电性、电磁波反射和吸收特征、导电发热特征以及抗菌抑菌等特征,因此锦纶银金属化织物在智能纺织品、抗静电材料、电磁屏蔽材料、防侦察伪装材料、抗菌材料、导电材料等领域都有着广泛的应用。  本文首先研究锦纶纤维预处理对Sn2+吸附的影响,探究酸处理对纤维表面形貌的影响;热定形温度、时间及张力对纤维结晶度的影响;以及纤维热定形、有机硅处理、盐酸粗化以及吸附温度、吸附时间、SnCl2浓度等因素对织物表面Sn2+吸附量的影响。其次,研究锦纶织物预处理对银沉积的影响,探究SnCl2浓度、敏化温度、敏化时间、水洗时间、水洗温度等条件对银沉积织物增重率及表面电阻的影响。最后,采用化学法在锦纶织物表面沉积金属银,以氨水为主络合剂、Na4EDTA为辅助络合剂,通过控制变量实验,改变银沉积过程中硝酸银浓度、葡萄糖浓度、Na4EDTA浓度、反应温度、时间、pH等参数,探究银沉积工艺对织物增重率、表面电阻、表面形貌、沉积层结构、沉积层结合力及电磁屏蔽等性能的影响。主要结论如下:  (1)盐酸处理后的织物表面具有良好的粗化效果;以较低的定形温度、较短的定形时间、较小的定形张力处理后的纤维结晶度较低且相同条件下Sn2+吸附量较高;同时发现纤维的亲水性也影响Sn2+吸附,亲水型的有机硅处理能够提高Sn2+吸附量;随着吸附温度的升高,Sn2+的吸附量先升高后降低;SnCl2浓度及吸附时间的增加也导致吸附量的增加,一定时间后达到吸附平衡。  (2)敏化过程中,随着SnCl2浓度增加、敏化温度升高以及敏化时间增加,织物的增重率和导电性呈现先增加后降低的趋势;盐酸浓度过高将导致纤维粗化过度,纤维力学性能降低;敏化后的织物在水洗过程中,水洗时间较短或温度较低时沉积液易变质,水洗时间过长或温度较高时织物导电性降低;  (3)在化学法沉积银的过程中,随着硝酸银浓度的增加,织物的增重率增加,表面电阻降低,电磁屏蔽性能提升,但纤维表面沉积层中银颗粒尺寸增大,表面粗糙度增加,沉积层结合力降低;随着沉积液pH和反应温度的升高,化学法银沉积锦纶织物的增重率先上升后下降,表面电阻先减小后增大;随着葡萄糖浓度和银沉积时间的增加,化学法银沉积锦纶织物的增重率先快速上升后保持平稳,同时表面电阻先快速下降后保持平稳;Na4EDTA对银沉积层的织构基本无影响,随着Na4EDTA浓度升高,银沉积速率降低,沉积液稳定性增加,化学法银沉积锦纶织物的增重率降低、表面电阻先减小后增加,晶粒尺寸下降,织物沉积层结合力提高。  (4)通过实验得到最佳敏化条件为:SnCl29g/L、HCl20mL/L、敏化温度20℃、敏化时间25min、水洗时间20min、水洗温度I5℃;最优化学法银沉积工艺为:AgNO3浓度10g/L、葡糖糖的浓度17g/L、pH值11.0、Na4EDTA浓度0.15g/L、反应时间25~30min左右、反应温度45℃。在此工艺参数下通过化学法制备银沉积锦纶织物的导电性最好,织物表面电阻率可达0.34Ω/cm,银沉积层均匀致密,纤维表面附着的银纳米颗粒结晶性能较好,且纯度较高,纤维表面沉积层结合力较高。
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