超临界流体辅助化学镀涤纶织物金属镀层制备及界面结合性能研究

Metallized textiles have attracted considerable attention because of their desirable properties including electrical conductivity, flexibility, electrostatic discharge, electromagnetic interference shielding and radio frequency interference shielding. However, there is weak adhesion between metal coating and textile fibers, and it is difficult to obtain high quality metal coating on textile substrate through electroless plating. In this project, supercritical carbon dioxide fluid technology will be applied in self-assembled monolayer deposition of silane agents and activation for electroless copper plating on polyester fabric. Effects of silane components and parameters of supercritical carbon dioxide on adhesive strength of metal coating will be investigated and mechanism of interfacial bonding formation between metal coating and polyester fabric will be revealed. Influences of parameters of activation and electroless deposition on microstructure of metal plated polyester fabric will be studied to realize controllable growth of metal coating on polyester fabric. Growth mechanism of metal coating will be elucidated, and relationship between microstructure and properties of metal coating will be explored. Correlation mechanism of condition of deposition, microstructure and properties will be clarified. Implementation of this project will contribute to application of metallized textile prepared by electroless plating in materials for shielding electromagnetic wave interference.

金属化织物是一种优良的电磁波屏蔽材料,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, 成为功能纺织品研究的热点。针对金属镀层与织物的界面结合弱和金属化织物镀层质量控制困难的问题，本项目拟采用超临界二氧化碳流体技术对涤纶织物进行硅烷自组装和铜活化前处理，开展化学镀铜研究。考察硅烷偶联剂和超临界流体参数对镀层与织物之间界面结合性能的影响，探讨界面结合形成机理；研究催化剂晶种，化学镀工艺参数对金属镀层微观结构的影响规律，实现金属镀层的可控生长；探索微结构与电磁屏蔽性能之间的关联性，澄清"条件-微观结构-性能"的内在机制。本项目的开展对拓展化学镀金属化织物在电磁屏蔽材料中的应用具有重要的学术意义。

金属化织物是一种优良的导电与电磁波屏蔽材料并具有织物的柔软、透气等特性。针对金属镀层与织物的界面结合弱和金属化织物镀层质量控制困难的问题。本项目采用超临界二氧化碳流体（sc-CO2）技术对涤纶织物进行硅烷自组装和活化前处理，开展化学镀铜研究。在sc-CO2流体中对涤纶织物硅烷前处理，考察硅烷浓度、超临界处理温度、压力、时间等参数对化学镀铜涤纶织物的微结构与性能影响，探讨铜镀层与织物之间的结合力。结果表明，sc-CO2对涤纶织物进行前处理获得的硅烷层比传统方法获得的硅烷层更均匀致密，改善了镀铜织物的导电性与电磁屏蔽效能，同时，提高了化学镀铜层与织物之间的结合力。.分别采用乙酰丙酮镍、双（六氟乙酰丙酮）合铜（Ⅱ）水合物和乙酸铜三种化合物在sc-CO2流体中对涤纶织物进行活化处理，然后化学镀铜。结果表明，与传统活化方法相比，三种活化剂都能对涤纶织物起到更好的活化效果，sc-CO2活化处理使纤维表面活化活性中心增多，进而提高织物表面沉积铜的量，改善了镀铜织物的导电性与电磁屏蔽效能，同时，增强了镀层和织物之间的结合力。当电磁波在2MHZ-18GHZ频段，电磁屏蔽效率可达52-60dB。.研究sc-CO2活化方式获得的镀铜涤纶织物的发热性能，随着施加电压增加，镀铜织物温度迅速上升。与传统方法相比，sc-CO2活化处理得到的镀铜织物温度具有更优良的发热性能，且拒水性得到改善。.重点研究了在sc-CO2流体中采用双（六氟乙酰丙酮）合铜（Ⅱ）水合物对涤纶织物进行活化处理对化学镀铜的影响。研究表明，随着sc-CO2活化处理时间的延长，活化剂沉积在纤维表面量逐渐增多，并形成薄膜并向四周生长，纤维表面逐渐被完全覆盖，涤纶纤维表面活化活性中心增多，活化剂薄膜层的缺陷消失。在后续化学镀铜过程中，在纤维表面先以活化中心为基点形成铜颗粒，铜颗粒逐渐沿着三维方向生长，从而使铜颗粒完全覆盖住纤维表面。采用十八硫醇对化学镀铜织物处理后，有效提高了镀铜涤纶织物的抗氧化能力和耐腐蚀能力。本项目的实施对采用绿色环保方法化学镀金属化织物在导电、电磁屏蔽材料中的应用具有重要的学术意义和环保价值。