论文部分内容阅读
普通纺织纤维，特别是化纤，极易产生和积累大量静电，在易燃易爆环境中，静电放电火花作为点火源常会引起燃爆灾害事故。同时绝大多数化学纤维又都属于可燃或易燃材料，遇到高热或明火会产生熔融、滴落，对使用者容易造成二次灼伤。芳纶纤维是一种高性能的高分子合成材料，具有高强、高模、耐高温，阻燃，化学稳定性等优异的性能而广泛应用于军工、防护领域、产业领域及复合材料增强体等等。在芳纶纤维表面镀覆导电金属，使纤维表面金属化，可使其具有消除静电、导电、电磁屏蔽的功能，而且具有比金属线质轻、柔软的特点。本文通过对芳纶纤维的表面预处理，采用化学镀的方法，分别制备了导电性能良好的镍-铜复合镀层和银镀层的导电芳纶纤维，并对其性能进行了研究。本文主要内容如下：（1）采用金属化与溶胀处理相结合的方式，对芳纶纤维进行表面改性。以金属化试剂“DMSO-NaH”，即二甲基亚硫酰钠的二甲亚砜溶液，对芳纶纤维进行金属化溶胀处理，可得到较好的改性效果。控制处理时间在10min，金属化试剂的浓度为5gNaH-150gDMSO，处理温度为30±5℃；处理后，纤维表面均匀布满50300nm的凹坑，这些凹坑在化学镀过程中作为锚固点，增加镀层与纤维的机械咬合力，从而提高镀层与基体的结合强度。（2）芳纶纤维进行化学镀前的预处理工艺条件如下：金属化溶胀处理（金属化试剂5gNaH-150gDMSO；温度30℃；处理时间10min；）、敏化（SnCl220g/L，浓HCl20ml/L；温度30℃，时间10min）、活化（PdCl20.33g/L，浓HCl4ml/L；温度30℃，时间10min）、中和（NaOH10g/L，甲醛20ml/L；室温下2min）。（3）通过电位-pH图等热力学分析，研究了化学镀铜和化学镀镍的热力学可行性。通过正交试验，得到化学镀镍的配方和工艺：硫酸镍25g/L、柠檬酸钠16g/L、氯化铵28g/L、次亚磷酸钠28g/L、硫脲2mg/L、pH值8.5、温度50°C。对化学镀铜过程进行了动力学研究，并计算出镀镍芳纶纤维表面化学镀铜的动力学方程r=16.68[Cu2+]0.73[HCHO]0.64[OH-]0.14exp[6.515*（（T-308）/T）通过正交试验和优化实验，得到化学镀铜的配方和工艺：硫酸铜18g/L、甲醛10ml/L、酒石酸钾钠45g/L、甲醇5ml/L、聚乙二醇（6000）4mg/L、亚铁氰化钾10mg/L、pH值12.5、温度35°C。制备的镍-铜复合镀层芳纶纤维具有良好的导电性能，电阻为0.4/cm，并保持了其优异的力学性能和热稳定性能，断裂强力为45N，强度保持率高达97%。冷热循环试验结果表明镍-铜镀层与芳纶纤维的结合力较好。（4）通过电位-pH图等热力学分析，研究了化学镀银的热力学可行性，并绘制了乙二胺、氨水为双络合剂，葡萄糖、酒石酸钾钠为复合还原剂的银-水体系电位-pH图。通过正交试验和优化实验，得到化学镀银的优化配方和工艺：硝酸银10g/L、氨水60ml/L、乙二胺20ml/L、氢氧化钾6g/L、葡萄糖8g/L、酒石酸钾钠2.5g/L、乙醇40ml/L、聚乙二醇（1000）75mg/L、温度25～30°C。对化学镀银过程进行了动力学研究，并计算出芳纶纤维表面化学镀银的动力学方程为：r=2.4591[Ag+]0.27[L1]-0.25[L2]-0.57[C4O6H42]0.21[C6H12O6]0.24[OH-]0.05exp[4.95*（（T-298）/T）通过优化配方制备的镀银芳纶纤维具有良好的导电性能，电阻为0.25/cm，并保持了其优异的力学性能和热稳定性能，断裂强力为44N，强度保持率高达95.7%，并且银镀层与芳纶纤维的结合力较好。（5）经苯骈三氮唑和丙烯酸树脂处理后的镀银芳纶纤维，银镀层的耐腐蚀能力大大提高。