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高性能电磁屏蔽功能化防护纺织品产业化关键技术研究

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    本项目研究了高性能电磁屏蔽功能化防护纺织品产业化关键技术,采用等离子体粗化环境友好技术对化学镀电磁屏蔽织物进行预处理,提出了高分子载体新型电磁屏蔽用导电织物化学镀活化工艺,研制了基于PAMAM-Pd活化及HBP-NH2/Ag+活化的化学镀铜导电织物,电磁屏蔽性能优异,适用范围广,改变了传统电磁屏蔽织物化学镀的粗化、敏化和活化等前处理的复杂工艺,解决了规模化生产中存在的污染、工艺复杂、成本高、织物电磁屏蔽效能低等问题,采用化学镀和电镀的方法,在织物表面形成铜/镍多层金属镀层,与合作单位进行工艺生产试验,开发了环保性和功能性的防护服系列产品。已申请国家发明专利4项,其中授权2项,获实用新型专利1项,发表论文12篇。研究成果已初步产业化,并取得了一定的经济效益和社会效益。 主要研究成果包括: 1、采用新型环境友好型常压等离子技术对涤纶织物进行粗化处理,等离子体处理只在纤维表面0~100?处进行刻蚀粗化,随着等离子处理腔体中极板间距的减小和处理时间的增加,纤维粗化程度增加,电磁屏蔽织物的镀层牢度增加。当等离子体粗化工艺以空气为介质,极板间距为4mm,处理时间为1200sec时,涤纶织物粗化处理后纤维表面形成孔洞和空穴,在化学镀铜后取得与碱粗化相当的镀层牢度,而且对纤维的损伤小,清洁生产,友好环境。 2、合成了树状大分子(PAMAM)和超支化聚酰胺-胺聚合物 (HBP-NH2),利用其分子中-NH2、-OH对金属离子显著的螯合吸附作用,研究了PAMAM对催化剂钯的络合性能,探讨了HBP-NH2与Ag+的配位机理。分别以PAMAM-Pd及HBP-NH2/Ag+为活化剂,将贵金属钯或银锚固在纤维表面,在织物表面形成具有催化能力的高分子载体活化层。研究发现2.0G PAMAM-Pd活化剂诱导的化学镀层均匀、致密,电磁屏蔽效能最高,将比例为10:8的HBP-NH2/Ag+活化液处理涤纶织物后,可直接引发化学镀铜反应,化学镀铜后织物磁屏蔽效果最好。这种高分子载体活化法改变了传统的敏化和活化的复杂工艺,使得镀层结合力更为均匀牢固,减少贵金属用量。 3、分别以PAMAM-Pd、HBP-NH2/Ag+络合物为活化液,研究了涤纶织物化学镀铜工艺,制备了电磁屏蔽织物,省去了传统工艺中繁琐的粗化、敏化等工序,具有易操作、环保、节能、成本低廉的优点。通过正交试验和单因素实验得出了PAMAM-Pd活化化学镀铜的最佳工艺,研究分析了各镀液组分对导电织物表面方阻及表观形貌的影响,制备的导电织物镀层均匀有光泽,电磁屏蔽效能达到60~80dB,表面方阻达到20mΩ/sq,电磁屏蔽性能和服用性能优异,织物纤维与金属镀层的结合力>5(透明胶带法);有毒金属含量:Pb、Cd、Hg、Cr<5ppm,金属层厚度为1.685~3.370μm。以HBP-NH2/Ag+为活化液制备了化学镀铜导电涤纶织物,通过正交试验得到了化学镀铜的最佳工艺条件;研究了以HBP-NH2/Ag+为活化液的化学镀铜反应的热力学和动力学,计算得到了化学镀铜反应的表观活化能Ea=49.45kJ/mol及化学镀铜反应的动力学方程。制备的导电涤纶织物镀层均匀紧密厚实,铜镀层结合牢固,电磁屏蔽效能为80-125dB,电磁屏蔽性能优异,适用范围广。 4、采用化学镀和电镀的方法,对化学镀铜后的织物进行复合镀,在织物表面形成多元金属镀层,分别以方阻值、最大K/S值为评判标准确定最佳配方和工艺条件,采用亚磷酸体系作为电镀液的配方,研究镀铜织物表面电镀镍磷合金工艺,分析硫酸镍浓度、氯化镍浓度、亚磷酸浓度和时间等因素对复合镀层织物电磁屏蔽效能的影响。得到的多元复合镀层织物比镀铜织物具有更高的电磁屏蔽效能,还有良好的耐氧化、耐擦及耐酸耐腐蚀等性能,能够满足恶劣环境中使用的需求,应用范围比镀铜织物更为广泛。 5、与上海沪邦印染有限公司和上海纺织装饰有限公司合作,利用研究的电磁屏蔽织物的加工技术开发了环保性和功能性的防护服系列产品,研究涤纶、全棉、CVC等面料及制品的电磁屏蔽(防辐射)、抗静电、防紫外线等功能开发,以及与阻燃功能相结合的复合生产工艺与加工技术,研究了金属化织物染整加工工艺,解决了客户要求较高强力需求难题,并对其工业化生产工艺进行设计和产品在市场上的开拓和推广应用,形成年产21.55万米电磁屏蔽防静电多功能防护面料的一定规模生产能力,使电磁屏蔽防静电多功能防护产品迅速进入国际防护制品市场,取得了一定的经济效益和社会效益。