芳纶/不锈钢纤维基核壳结构纳米复合织物的制备

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:binhaiwz_2009
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电子产品的日益普及使得电磁污染现象愈发严重,电磁屏蔽织物的研发逐渐成为人们关注的热点之一。金属纤维力学性能优异,导电性能良好,被广泛用于信号传输、防静电和电磁屏蔽防护等领域。此外,核壳结构纳米微粒由于糅合多组份粒子的多重复合性能,成为纳米材料研究热点之一。本课题将核壳结构纳米材料与金属纤维织物相结合,制备出具有电磁屏蔽功能的纳米复合织物,主要研究内容如下:(1)Fe3O4@Zn O核壳结构纳米微粒的制备采用溶剂热与溶胶-凝胶法制备Fe3O4@Zn O核壳结构纳米微粒。以SEM、TEM、HRTEM、FT-IR、XRD、EDS和DLS表征产物,运用半导体参数测试系统、VSM与磁导率计分别测试产物的电、磁性能。结果表明:成功制备的纳米微粒呈微球结构,其核层Fe3O4微球的主体粒径为413.5 nm,饱和磁化强度达79.93 emu·g-1,剩磁与矫顽力分别低至1.59 emu·g-1和17.01 Oe,具有良好软磁性能。此外,随着Zn O壳层厚度增大,纳米微粒饱和磁化强度由62.38 emu·g-1降至23.30 emu·g-1,相对磁导率由1.142 H·m-1降至1.087 H·m-1,但其电导值由3.54×10-7 S增加至16.9×10-7 S。(2)芳纶/不锈钢纤维混纺织物的制备采用芳纶/不锈钢纤维混纺纱制备机织物,研究纱线混纺比、组织结构和经、纬密度对织物屏蔽性能的影响,测试其综合性能。结果表明:随着不锈钢纤维含量增加,织物屏蔽效能(SE)达50 d B。在三原组织中,平纹织物屏蔽性能最好。当织物经/纬密度增大,屏蔽性能随之提高。织物阻燃性能符合阻燃防护服用织物B1级考核标准;具有良好的拉伸性能,断裂强力高达2 030 N;具有优异的耐洗性,经20次皂洗后,织物SE值最多仅下降3 d B,变色与沾色牢度均达4-5级。(3)芳纶/不锈钢纤维基核壳结构纳米复合织物的制备以芳纶/不锈钢纤维织物为基布,核壳结构Fe3O4@Zn O为功能体,制备具有电磁屏蔽性能的复合织物。研究涂层浆料分散稳定性,以及纳米微粒含量、Zn O壳层厚度与涂层厚度对复合织物电磁屏蔽等性能的影响。结果表明:涂层浆料分散性良好,静置15 min后未出现沉淀,涂覆后能均匀分散在织物表面。复合织物在低频段(0.3~100MHz)SE值均可达40 d B以上,满足工业用电磁屏蔽织物通用技术条件标准。随着纳米微粒含量增加,复合织物屏蔽性能提高,其SE值可达48 d B。Zn O壳层厚度增加时,织物在低频范围内的屏蔽性能稍有下降,在高频范围有所提升。当测试频率<2200 MHz时,复合织物SE值随着涂层厚度增加而提高,频率>2 200 MHz时,反而有所下降。复合织物具有良好的阻燃性能;其拉伸性能有所提升;具有良好的耐洗性;但透气性降低。本文阐明了核壳结构纳米微粒对芳纶/不锈钢纤维混纺织物电磁屏蔽性能的影响机理,实现了芳纶/不锈钢纤维混纺织物与核壳结构纳米功能体的有机复合,提高了不锈钢纤维织物在低频范围内的屏蔽性能,为电磁屏蔽材料的工程化应用提供理论依据和实践指导。
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