電磁屏蔽用導(dǎo)電滌綸織物制備新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，人們生產(chǎn)和生活中使用的電子產(chǎn)品和設(shè)備越來越多，各種電子器件都不同程度的產(chǎn)生電磁波輻射，電磁波輻射不僅造成電子產(chǎn)品之間的相互干擾，而且還污染人類生存的空間，危害人類的健康。許多國家都制定了嚴(yán)格的電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。由于優(yōu)良的導(dǎo)電性和特殊的結(jié)構(gòu)，表面鍍覆銅和鎳的導(dǎo)電織物可用來屏蔽電磁波輻射和干擾。目前，在織物上鍍覆金屬銅主要采用以甲醛為還原劑的化學(xué)鍍銅技術(shù)，但以甲醛為還原劑的化學(xué)鍍銅溶液穩(wěn)定性差，且甲醛揮發(fā)性強(qiáng)、

2、毒性大，被很多國家和地區(qū)禁止使用。在此背景下，本文針對(duì)目前以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅的鍍層結(jié)構(gòu)疏松、電阻率高、次磷酸鈉消耗大以及反應(yīng)持續(xù)性差等問題，系統(tǒng)研究了以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅工藝，并首次將聯(lián)吡啶和亞鐵氰化鉀應(yīng)用于以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅，改善了鍍層的組織結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能；根據(jù)以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅的特點(diǎn)，研究了滌綸織物化學(xué)鍍銅前預(yù)處理工藝；將以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅技術(shù)與化學(xué)鍍鎳技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用于導(dǎo)電滌綸織物的制備和連續(xù)

3、化生產(chǎn)，制備導(dǎo)電滌綸織物的工藝路線為：去油、粗化、敏化、活化、化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅和化學(xué)鍍鎳保護(hù)層。本文對(duì)導(dǎo)電滌綸織物的表面電阻、電磁屏蔽效能、以及鍍層與織物纖維的結(jié)合力和抗腐蝕能力等性能進(jìn)行了重點(diǎn)研究，并且進(jìn)行了導(dǎo)電滌綸織物工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)研究。 本文主要結(jié)論如下： (1)通過對(duì)化學(xué)鍍銅前織物粗化工藝的研究，氫氧化鈉溶液浸泡滌綸織物的粗化方法最為有效，最佳粗化工藝條件為：氫氧化鈉200g/L；溫度：70℃；時(shí)間：10min。

4、在此粗化工藝條件下，織物粗化后的減重率為9.8％左右，織物纖維與金屬鍍層的結(jié)合力可以達(dá)到最佳的第5級(jí)；化學(xué)鍍銅活化的最佳工藝路線為：敏化(SnCl<,2>8～10g/L)、離子鈀活化(PdCl<,2> 0.05～0.06g/L)和堿性化學(xué)鍍鎳。 (2)采用正交實(shí)驗(yàn)方法系統(tǒng)研究了化學(xué)鍍銅工藝，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明影響鍍銅織物表面電阻和沉積速率組成的綜合指標(biāo)的因素主次順序?yàn)椋毫蛩徭嚌舛?pH值>檸檬酸濃度>次磷酸鈉濃度>溫度。最佳的化學(xué)

5、鍍銅基礎(chǔ)配方和操作條件為：硫酸銅8g/L；硫酸鎳：0.9/L；次磷酸鈉40g/L；檸檬酸20g/L；硼酸30g/L；pH 9.5；溫度65℃；在保持其它組分和工藝條件不變情況下，分別測(cè)定銅離子、鎳離子、次磷酸鈉、檸檬酸、pH值、溫度變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的沉積速率。通過對(duì)沉積速率與各因素的關(guān)系曲線作線性回歸分析和計(jì)算，得到化學(xué)鍍銅反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式為：r=122.82 [Cu<'2+>]<'0.121>[Ni<'2+>]<'0.511>[H<,2

6、>PO<,2><'->]<'0.309>·[OH<'->]<'0.086>[C<,6>H<,5>O<,7><'3->]-<'-0.165>exp[2.861(T-338/T)]。 (3)在最佳基礎(chǔ)配方和操作條件的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)鍍銅工藝，改善鍍層結(jié)構(gòu)與性能，研究了添加劑對(duì)化學(xué)鍍銅的作用和影響。在化學(xué)鍍銅溶液中添加聚乙二醇可以消除鍍層表面的氣體留痕，但化學(xué)鍍銅沉積速度明顯加快，導(dǎo)致鍍層疏松，鍍銅織物表面電阻升高；添加20

7、mg/L聯(lián)吡啶使織物上化學(xué)鍍銅沉積速度由2.56g(min·m<'2>)下降至1.8 g/(min·m<'2>)，鍍層由疏松、多孔變得均勻致密，外觀由暗紅色或棕黑色變成亮銅色，鍍層由(111)晶面擇優(yōu)取向變?yōu)?220)晶面擇優(yōu)取向，化學(xué)鍍銅過程中的：NaH<,2>PO<,2/CuSO<,4>消耗摩爾比由7.05下降至5.5左右，鍍銅重量為30g/m<'2>的210T織物表面電阻由79mΩ/sq下降至28mΩ/sq；溶液中添加2～4mg/

8、L亞鐵氰化鉀使織物上化學(xué)鍍銅沉積速度由2.56g/(min·m<'2>)下降至約1.95g/(min·m<'2>)，鍍層中的鎳含量由0.28 wt％下降至0.17 wt％，鍍層變得均勻致密，外觀由暗紅色或棕黑色變成亮銅色，鍍層由(111)晶面擇優(yōu)取向變?yōu)?220)晶面擇優(yōu)取向，鍍層晶粒尺寸由17.2nm增大到24.7nm，化學(xué)鍍銅過程中的NaH<,2>PO<,2>/CuSO<,4>消耗摩爾比由7.05下降至3.5左右，鍍銅重量為30g/

9、m<'2>的210T織物表面電阻由79mΩ/sq下降至19mΩ/sq。 (4)隨著織物上銅鍍層重量或鍍層厚度的增加，210T、260T和290T三種型號(hào)織物的表面電阻均顯著下降，表面導(dǎo)電能力明顯增強(qiáng)，當(dāng)鍍銅重量達(dá)到30g/m<'2>時(shí)，三種型號(hào)織物的表面電阻均小于22mΩ/sq；當(dāng)鍍銅重量相同時(shí)，織物編織密度增加，織物的表面電阻隨之略微增大；隨著織物上銅鍍層重量增加和導(dǎo)電能力增強(qiáng)，導(dǎo)電織物的電磁屏蔽效能明顯增強(qiáng)；當(dāng)210T織物上

10、鍍銅重量達(dá)到30g/m<'2>時(shí)，在10MHz-20GHz的頻率范圍內(nèi)電磁屏蔽效能均達(dá)到82dB以上；導(dǎo)電織物的電磁屏蔽效能均隨著頻率的增大而減小，隨編織密度或緊度的增加而增大；當(dāng)化學(xué)鍍銅層和化學(xué)鍍鎳保護(hù)層的重量分別為約30g/m<'2>和10～12g/m<'2>時(shí)，金屬鍍層與織物纖維結(jié)合牢固，結(jié)合力測(cè)試后金屬鍍層幾乎不脫落。 (5)與長沙鑫邦工程新材料有限公司合作，設(shè)計(jì)制造了年產(chǎn)12萬平方米導(dǎo)電滌綸織物的工業(yè)試驗(yàn)生產(chǎn)線，并在生

11、產(chǎn)線上進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：采用去油、粗化、敏化、活化、化學(xué)鍍鎳、次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍鎳保護(hù)層的工藝技術(shù)和路線，可以成功生產(chǎn)得到表面電阻低、電磁屏蔽效能高、金屬鍍層與織物纖維結(jié)合良好的電磁屏蔽用導(dǎo)電滌綸織物。制備過程對(duì)環(huán)境友好，操作簡單，可控性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低。 本文主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新： (1)針對(duì)目前對(duì)以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅的研究不夠充分、鍍層結(jié)構(gòu)疏松、電阻率高、次磷酸鈉消耗量大及反應(yīng)持

12、續(xù)性差等問題，系統(tǒng)地研究了以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅工藝，并將亞鐵氰化鉀和聯(lián)吡啶作為添加劑應(yīng)用于以次磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍銅體系，獲得了表面均勻光亮、結(jié)構(gòu)致密、導(dǎo)電性能良好的化學(xué)鍍銅層，降低了次磷酸鈉的消耗量。 (2)首次將以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅技術(shù)成功應(yīng)用于制備和生產(chǎn)導(dǎo)電滌綸織物，以次磷酸鈉為還原劑化學(xué)鍍銅溶液穩(wěn)定性高，生產(chǎn)成本低且生產(chǎn)過程安全。 (3)采用去油、粗化、敏化、活化、化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍鎳工藝技