镍/聚苯胺/PTT电磁屏蔽织物的制备及其性能

来源 :东华大学 | 被引量 : 19次 | 上传用户:piaoyisuifengpiao001
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电磁波不仅能对电子仪器与设备引发电磁干扰、损坏,而更为严重的是电磁波会造成环境电磁污染,电磁辐射会危害人类的健康。为了减少或消除电磁波辐射干扰,以及对人体造成的危害,各种功能性的电磁屏蔽织物也应运而生并得到迅速的发展。目前,许多电磁屏蔽织物的防护机理主要以反射、散射为主,以及少量的透射。然而,反射、散射、透射会分别对人体与环境造成再次的危害和污染。所以要重点开发以吸收损耗为主的电磁屏蔽材料,增加吸收值,才能彻底地起到屏蔽效果。本课题正是针对上述存在的问题,提出了利用具有吸波特性的本征型导电聚苯胺和具有磁导性,且以吸收损耗为主的金属镍来获得柔软的电磁屏蔽织物。本论文以聚对苯二甲酸1.3丙二醇酯(PTT)织物作为基质材料,苯胺单体为原材料,通过化学原位聚合法,将苯胺单体氧化形成聚苯胺(PANI)导电网络层,并吸附在PTT织物表面,从而得到具有一定导电性和电磁屏蔽效能的PANI/PTT复合导电织物。研究了苯胺单体(An)浓度、过硫酸铵(APS)浓度、盐酸(HCl)浓度、聚合反应时间对PANI/PTT复合导电织物的导电性和电磁屏蔽效能的影响。同时还利用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征方法,对PANI/PTT复合导电织物的结构进行了分析,以及探讨了复合织物在聚合前后力学性能的变化情况。研究结果表明PANI/PTT复合织物的导电性最佳工艺条件为:An0.4mol/L,APS0.4mol/L,HCl1.25mol/L,聚合反应时间为120min,而电磁屏蔽效能最佳的聚合反应条件为An0.4mol/L,APS0.5mol/L,HCl1.25mol/L,聚合反应时间120min,且制备得到的复合织物在300kHz~3GHz范围内,最大屏蔽效能为9~10dB左右。SEM分析表明聚苯胺附着在PTT织物上形成了导电网络通路,同时FTIR表明了聚苯胺在整个聚合反应体系中没有引入新的杂质,复合织物的纯度比较高,对PTT织物的分子化学结构也没有破坏,以及XRD说明了聚苯胺渗透到复合织物纤维的内部,使原子的有序排列逐渐被打破,无定形区的面积变大,导致织物的纤维结晶度下降。此外,强力拉伸测试结果表明了聚苯胺聚合后对织物的力学性能有影响,且聚合后织物的断裂强力有所提高,而断裂伸长率下降。在制备得到的PANI/PTT复合导电织物基础之上,采用化学镀镍的方法将金属镍(Ni)镀覆在复合导电织物表层,形成导电性和电磁屏蔽性能更好的Ni/PANI/PTT电磁屏蔽织物。研究了硫酸镍浓度、次磷酸钠浓度、柠檬酸钠浓度、醋酸钠浓度对电磁屏蔽织物性能影响,还采用扫描电子显微镜研究了电磁屏蔽织物镀层表面形貌,以及探讨了复合织物在镀覆前后力学性能的变化情况。研究结果表明Ni/PANI/PTT电磁屏蔽织物的导电性和电磁屏蔽效能最佳镀覆工艺条件为:硫酸镍浓度为25g/L,次磷酸钠浓度为20g/L,柠檬酸钠浓度为15g/L,醋酸钠浓度为20g/L,且制备得到的Ni/PANI/PTT电磁屏蔽织物在300kHz~3GHz范围内,最大屏蔽效能为42~43dB左右。同时,对电磁屏蔽织物的表面镀层形貌进行SEM研究分析,结果表明了经过化学镀镍后,在PANI/PTT复合织物表面上有金属镍沉积在表层,并且镀覆层致密均匀,形成了导电网络通路与电磁屏蔽层。此外,强力拉伸测试结果说明了化学镀镍对复合织物的力学性能有较大的影响,且PANI/PTT复合织物镀镍后断裂强力指标提高明显,而断裂伸长率稍有提高。
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