基本信息
- 项目名称：
- 织物金属镀层工艺与抗电磁波性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 抗电磁辐射织物（服装）能很好的抵御日益严重的电磁辐射对人体的危害，本文运用化学镀方法对涤纶织物进行金属化处理，制得可以有效屏蔽电磁波辐射的单层、双层、合金化学镀织物，并对涤纶织物预处理及化学镀的机理和方案，涤纶织物经不同预处理后机械性能的变化，以及制得的化学镀织物的镀层表面形貌、热性能、电磁屏蔽效能等进行了研究。确定出最佳的织物金属镀层工艺，尤其对复合金属镀层工艺与服装改造方面提供科学的依据。
- 详细介绍：
- 电子技术广泛应用造成的电磁污染被公认为是继大气污染、水质污染、噪音污染后的第四大公害。电磁辐射无色无味无形，可以穿透包括人体在内的多种物质。各种家用电器、电子设备、办公自动化设备、移动通讯设备等电器装置只要处于操作使用状态，它的周围一般就会存在电磁辐射,对人体的危害往往被我们忽视,因此它被科学家们称为“隐形杀手”。 国内外在织物金属化方面，尤其是化学镀铜、镀镍织物（织物金属镀方法又称化学镀）进行了不少的研究，但镀层与织物底层结合的牢度还不够，作用机理也没有进行深入的探讨。对多元化学镀金属合金织物的研究更少，纺织品的化学镀以镀铜、镀镍和镀银为主。据有关报导，上海纺织科学研究院在上70年代就着手在选定的基布上进行化学镀银工艺的研究，之后发展化学镀铜、镀镍，以及镀铜、镍的复合镀工艺。国外不仅对化学镀织物的生产工艺进行了深入研究，工艺不断完善，为工业化生产提供了技术上的可能性，而且还注重应用领域的开发，为工业化生产提供了产品市场。 化学镀织物是一种很好的电磁波屏蔽材料，它兼有金属的导电、电磁波屏蔽特性和织物的柔软、透气等特性，作为一种能够在电磁环境中进行电磁辐射防护的防护载体，正逐渐成为新型纺织产品研究的焦点。 本文运用化学镀方法对涤纶织物进行金属化处理，制得了可以有效地屏蔽电磁波辐射的单层、双层、合金化学镀织物，并对涤纶织物预处理及化学镀的机理和方案，涤纶织物经不同预处理后机械性能的变化，以及制得的化学镀织物的镀层表面形貌、热性能、电磁屏蔽效能等进行了研究。 运用化学和物理两种方法对涤纶纤维材料进行表面粗化处理，结果表明，在化学方法中使用乙二胺/氢氧化钠的乙醇溶液在35～39℃的条件下将减量率控制在13%时粗化效果最好；在物理方法中，使用氩等离子体比氧等离子体的效果要好。 使用相对廉价的镍盐取代贵金属的钯盐对涤纶表面进行活化处理，结果表明，虽然经镍活化的涤纶比用钯活化的镀速稍低，但仍然可以正常地进行化学镀并在涤纶表面形成较为均匀的镀层。 使用织物耐磨仪、织物耐水洗色牢度仪对织物的镀层牢度以单位面积的失重率进行了表征，并通过调整前处理方案使其牢度尽可能达到最佳。 双层、镍铜合金化学镀后织物电磁波屏蔽效能测试结果表明：常规超声化学镀镍织物增重率超过54％之后，电磁波屏蔽效能基本都 大于32dB。 借助扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪和热重量分析仪等对化学镀镀层表面形貌、成分、结构以及热性能进行了分析，并测试了化学镀织物的导电、电磁波屏蔽、拉伸性能。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本课题主要研究抗电磁波金属镀层面料在纺织领域的运用,针对目前国内对抗电磁波金属镀层纺织产品尚无国家相关的认证、检验标准，消费者对该种产品的了解较少，以及防电磁辐射织物的巨大经济市场而进行本课题研究。基本思路是通过实验的方法确定最佳的织物金属镀层工艺，尤其对复合金属镀层工艺与服装改造方面提供科学的依据。通过一个系列产品的研制和试验确定出较为优异的生产加工流程，从而降低织物的生产成本。
科学性、先进性及独特之处
- 通过对织物进行复合镀层加工，使织物表面形成一层铜镍复合导电膜，从而具有良好的抗电磁辐射功能。国内在该领域的生产技术主要采用金属纤维混纺，织物的电磁屏蔽性能较低，服用性能较差，耐久性不够。本课题运用化学镀方法对涤纶织物进行铜镍复合金属化处理，对镀层后织物的抗电磁波性能、机械性能、镀层表面形貌、热性能等进行了研究，得出一个最佳的化学镀金属织物镀层工艺，所制备的铜镍复合镀层织物的屏蔽效率达到60dB。
应用价值和现实意义
- 研究表明，电磁波辐射对人体的中枢神经系统、心血管系统、生殖系统、视觉系统等会造成明显的伤害。利用电磁辐射屏蔽织物及其服装是最直接有效的防护方式。本课题研究的镀层织物既有普通化纤布类似的物理机械性能又有很好的导电抗辐射性能，可以裁剪缝制做成各种防静电和防电磁辐射的工作服和各种电子设备的屏蔽保护罩，因此被广泛应用于国防、航空、电力、通讯、医疗等领域，是一种经济效益和社会效益俱佳的功能性纺织新产品。
学术论文摘要
- 电磁辐射无色无味无形，可以穿透包括人体在内的多种物质。它对人体的危害往往被我们忽视,因此它被科学家们称为“隐形杀手”。化学镀织物是一种很好的电磁波屏蔽材料，它兼有金属和织物的双层性能，已成为新型纺织品研究的焦点。本文运用化学镀方法对涤纶织物进行金属化处理，制得可以有效屏蔽电磁波辐射的单层、双层、合金化学镀织物，并对涤纶织物预处理及化学镀的机理和方案，涤纶织物经不同预处理后机械性能的变化，以及制得的化学镀织物的镀层表面形貌、热性能、电磁屏蔽效能等进行了研究。在化学方法中使用乙二胺/氢氧化钠的乙醇溶液在35～39℃的条件下将减量率控制在13%时粗化效果最好。使用相对廉价的镍盐取代贵金属的钯盐对涤纶表面进行活化处理可以在涤纶表面形成较为均匀的镀层。双层、镍铜合金化学镀后对织物电磁波屏蔽效能测试结果表明：常规超声化学镀镍织物增重率超过54％之后，电磁波屏蔽效能基本都大于40dB。使用织物耐磨仪、织物耐水洗色牢度仪对织物的镀层进行牢度测试，并通过调整前处理方案使其牢度尽可能达到最佳。借助各类仪器对化学镀镀层表面形貌、成分、结构以及热性能进行了分析，并测试了化学镀织物的导电、电磁波屏蔽、拉伸性能。
获奖情况
- 作品目前没有在任何机构或报刊上发表过。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]赵俊，吕广庶，王迎春等. 涤纶织物化学镀镍前处理粗化工艺的研究[J].电镀与涂饰，2006，25(5): 15~18. [2]刘仁志. 非金属电镀与精蚀—技术与实践[M].北京:化学工业出版社，2006. [3]陈海相, 陈文兴, 汪澜等. 镍活化织物表面的化学镀镍研究[J].电镀与精饰，2004，26(5): 6-9. [4]赖冬志，陈文兴，姚跃飞等. 应用于织物化学镀的新活化方法[J].纺织学报，2006，27(1): 34-37. [5]姜晓霞，沈伟. 化学镀理论及实践[M].北京:国防工业出版社，2000. [6]汪澜，陈文兴，陈海相. 电磁波屏蔽织物的碱减量对相关性能的影响[J].纺织学报，2003，24(3): 61～63. [7]闫洪.现代化学镀镍和复合镀新技术[M].北京:国防工业出版社，1999.
同类课题研究水平概述
- 资料显示，国内外在织物金属化方面，尤其是化学镀铜、镀镍织物（织物金属镀方法又称化学镀）进行了不少的研究，但镀层与织物底层结合的牢度还不够，作用机理也没有进行深入的探讨。对多元化学镀金属合金织物的研究更少，纺织品的化学镀以镀铜、镀镍和镀银为主。据有关报导，上海纺织科学研究院在上70年代就着手在选定的基布上进行化学镀银工艺的研究，之后发展化学镀铜、镀镍，以及镀铜、镍的复合镀工艺。 国外不仅对化学镀织物的生产工艺进行了深入研究，工艺不断完善，为工业化生产提供了技术上的可能性，而且还注重应用领域的开发，为工业化生产提供了产品市场。如德国的拜尔（Bayer）公司开发的镀镍织物Baymetex T，做成屏蔽服，可用于强电磁场的工作环境；镀镍的网状纺织品用于脸部对电磁波的防护，用镀镍织物制成的雷达反射装置，仅600 克重，几乎可以反射所有的雷达反射装置，并且耐磨损和海水的侵蚀，用于装备船只和救生艇的雷达反射器，当遇到紧急情况时，便于雷达的跟踪寻找救生船或筏子在海中的具体方位，以便组织救护。荷兰生产的镀镍织物Devex，可用于屏蔽多种电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），在静止状态下使用效果最佳。美国纤维材料公司（FMI）的哥伦布宇宙技术开发研制了一系列的金属涂层纤维和织物，赋予纤维和织物导电、导热性能，但并不降低纤维和织物的原有性能。日本三菱人造丝公司开发在涤纶纤维上化学镀铜或镍的产品Diamex商品，为了防止金属氧化影响各项性能，最后经树脂涂层处理。由扫描电镜观察证实：该商品每根纤维上镀金属层厚度为0.06~0.15um,在所有纤维上都覆盖了金属层。
