论文部分内容阅读
导电功能性织物因其具有优良的导电导热性，同时保持了良好的透气性与柔韧性，已被纺织界进行了广泛地研究，并且其应用前景广阔。将其用于电磁屏蔽领域，可保护人体免于电磁辐射的危害，也可以用于防止电子设备的干扰运转。也可以用作制备柔性电子织物，将电子图案与纺织品相结合，对纺织品领域向着智能化与功能化发展提供了更大的平台。
化学镀在制备导电织物上有较大的优势，操作简便，工艺简单，在无外加电流条件下即可以在非金属织物上生成均匀的金属层，但传统化学镀的前处理步骤繁琐并且运用到的贵金属离子价格昂贵对环境负担较大，所以探究如何优化化学镀的前处理步骤以得到高质量的优良镀层以及导电图案具有广阔而深远的意义。
本文以涤纶织物（PET）为基材，首先采用多巴胺（DOPA）对PET表面进行整体改性制备电磁屏蔽织物，使用多巴胺的自身氧化聚合反应在材料表面形成具有超强粘附性的聚多巴胺（PDA）层，随后利用其结构中的邻苯二酚基团对金属的螯合作用和弱还原性在织物表面原位还原生成金属粒子，作为化学镀的催化活化中心引发化学镀的发生，在 PET 表面沉积金属银，进而制备涤纶-聚多巴胺/银（PET-PDA/Ag）改性织物。采用控制变量法对主要影响因素优化改进工艺，研究结果表明，当DOPA浓度为2 g/L，反应溶液pH值为8.5时，在表面上获得分布较均匀的PDA层，并且当硝酸银浓度为8 g/L，化学镀时间为60 min时，在PET织物表面可生成均匀致密且连续的银层，导电性能优异。另外，对使用优化条件后所得到的PET-PDA/Ag 织物进行扫描电镜（SEM）、表面元素分析（EDS）、X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TG）等测试来表征PET-PDA/Ag的表面形貌、化学元素组成、晶体结构以及热稳定性能。研究结果表明，PET织物表面被多巴胺成功改性，进行化学镀银后的PET织物表面由94.61%的金属态Ag所覆盖，改性织物的表面方阻为26.94 mΩ/sq，电磁屏蔽效能保持在70-100 dB，水洗30次后仍然保持在52-90 dB的优异水平，具有达99.99%抑菌率的优异抗菌性和优异的耐水洗牢度，有望在电磁屏蔽织物的制备中得到应用。
其次，DOPA 改性剂用于通过丝网印刷局部改性 PET 织物以制备柔性电子织物，利用 DOPA 的金属螯合性和弱还原性原位还原聚乙烯吡络烷酮/硝酸银（PVP/AgNO3）活化剂对表面进行活化，随后引发局部化学镀，进而制备涤纶-局部聚多巴胺/银（PET-P/PDA/Ag）改性织物。使用红外光谱分析（FTIR）、表面元素分析（EDS）、表面形貌分析（SEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线衍射分析（XRD）来表征PET-P/PDA/Ag织物的官能团组成、表面形貌、化学组成以及晶体结构等。研究结果表明，PET织物表面部分被多巴胺改性，使用质量比 2:1 的 PVP/AgNO3活化剂可得到表面较均匀的银粒子活化中心引发局部化学镀银反应的发生，生成致密而连续的银层进而获得清晰的导电图案，获得的导电图案的表面方阻为0.86Ω/sq，平均电阻率为8.084×10-7Ωm，具有5B级别的粘合牢度，优异的耐弯曲牢度以及耐水洗牢度，在柔性电子纺织品和可穿戴电子设备中有巨大潜力的应用价值。
化学镀在制备导电织物上有较大的优势，操作简便，工艺简单，在无外加电流条件下即可以在非金属织物上生成均匀的金属层，但传统化学镀的前处理步骤繁琐并且运用到的贵金属离子价格昂贵对环境负担较大，所以探究如何优化化学镀的前处理步骤以得到高质量的优良镀层以及导电图案具有广阔而深远的意义。
本文以涤纶织物（PET）为基材，首先采用多巴胺（DOPA）对PET表面进行整体改性制备电磁屏蔽织物，使用多巴胺的自身氧化聚合反应在材料表面形成具有超强粘附性的聚多巴胺（PDA）层，随后利用其结构中的邻苯二酚基团对金属的螯合作用和弱还原性在织物表面原位还原生成金属粒子，作为化学镀的催化活化中心引发化学镀的发生，在 PET 表面沉积金属银，进而制备涤纶-聚多巴胺/银（PET-PDA/Ag）改性织物。采用控制变量法对主要影响因素优化改进工艺，研究结果表明，当DOPA浓度为2 g/L，反应溶液pH值为8.5时，在表面上获得分布较均匀的PDA层，并且当硝酸银浓度为8 g/L，化学镀时间为60 min时，在PET织物表面可生成均匀致密且连续的银层，导电性能优异。另外，对使用优化条件后所得到的PET-PDA/Ag 织物进行扫描电镜（SEM）、表面元素分析（EDS）、X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TG）等测试来表征PET-PDA/Ag的表面形貌、化学元素组成、晶体结构以及热稳定性能。研究结果表明，PET织物表面被多巴胺成功改性，进行化学镀银后的PET织物表面由94.61%的金属态Ag所覆盖，改性织物的表面方阻为26.94 mΩ/sq，电磁屏蔽效能保持在70-100 dB，水洗30次后仍然保持在52-90 dB的优异水平，具有达99.99%抑菌率的优异抗菌性和优异的耐水洗牢度，有望在电磁屏蔽织物的制备中得到应用。
其次，DOPA 改性剂用于通过丝网印刷局部改性 PET 织物以制备柔性电子织物，利用 DOPA 的金属螯合性和弱还原性原位还原聚乙烯吡络烷酮/硝酸银（PVP/AgNO3）活化剂对表面进行活化，随后引发局部化学镀，进而制备涤纶-局部聚多巴胺/银（PET-P/PDA/Ag）改性织物。使用红外光谱分析（FTIR）、表面元素分析（EDS）、表面形貌分析（SEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线衍射分析（XRD）来表征PET-P/PDA/Ag织物的官能团组成、表面形貌、化学组成以及晶体结构等。研究结果表明，PET织物表面部分被多巴胺改性，使用质量比 2:1 的 PVP/AgNO3活化剂可得到表面较均匀的银粒子活化中心引发局部化学镀银反应的发生，生成致密而连续的银层进而获得清晰的导电图案，获得的导电图案的表面方阻为0.86Ω/sq，平均电阻率为8.084×10-7Ωm，具有5B级别的粘合牢度，优异的耐弯曲牢度以及耐水洗牢度，在柔性电子纺织品和可穿戴电子设备中有巨大潜力的应用价值。