涤纶织物葡萄糖和肼化学镀银的研究*

凌明花 朱国庆 张 辉

(西安工程大学纺织与材料学院，西安，710048)

涤纶织物葡萄糖和肼化学镀银的研究*

凌明花 朱国庆 张 辉

(西安工程大学纺织与材料学院，西安，710048)

采用还原剂为葡萄糖和肼对涤纶织物化学镀银，借助SEM和XRD对镀层的表面形貌进行分析，并测试化学镀银织物的电磁波屏蔽、耐磨性、刚柔性和透气性。结果表明，葡萄糖作还原剂时镀层表面光滑、晶粒较小，电磁波屏蔽及耐磨性能均优于肼镀银织物;两种不同还原剂化学镀银织物的刚柔性基本不变，透气性有所下降。

化学镀银，还原剂，屏蔽效能，耐磨

金属化导电织物具有抗静电、电磁波、紫外线和细菌等一系列优异性能，因而在电磁波屏蔽、红外隐身、服饰和医疗抗菌等领域具有广泛的应用［1-2］。国内外在化学镀织物方面，尤其是化学镀镍、镀铜和镀银织物进行了不少研究，化学镀技术不受织物形状、大小的限制，镀层均匀，镀覆后的织物柔软，设备投入量小，但是镀层容易被刮擦而失去屏蔽性能［3］。目前有关织物化学镀银的研究相对较少，而且主要集中在镀覆工艺方面，一些实际应用性能基本还未涉及［4-7］。本文选用葡萄糖和肼两种不同还原剂对涤纶织物进行化学镀银，着重探讨了镀银织物的电磁波屏蔽、耐磨、刚柔和透气性能。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

织物:涤纶平纹织物，经、纬纱的线密度均为8.3 tex，经、纬纱密度为 380根/(10 cm) ×310根/(10 cm)。

化学试剂:氯化钯(PdCl2)、氯化亚锡(SnCl2)、次磷酸钠(NaH2PO2)、硝酸银(AgNO3)、氨水(NH3·H2O)、葡萄糖(C6H12O6)、肼(H2NNH2)、氢氧化钠(NaOH)、乙醇(CH3CH2OH)、盐酸(HCl)、醋酸(CH3COOH)及氢氧化钾(KOH)，均为分析纯。

1.2 涤纶织物化学镀银工艺流程及配方

1.2.1 涤纶织物前处理

织物前处理工艺为:粗化→水洗→敏化、活化→水洗→解胶→水洗→还原→水洗。

首先将涤纶织物用200 g/L的氢氧化钠溶液在65℃条件下处理45 min，碱减量控制在14%左右;然后将粗化后的织物浸在0.16 g/L氯化钯和12 g/L氯化亚锡的胶体钯活化液中，在50℃条件下处理3 h;接着在40℃条件下，在100 mL/L盐酸溶液中解胶1 min;最后用10 g/L的次磷酸钠溶液在室温条件下还原处理5 min。

1.2.2 化学镀银配方

银的氧化还原电位比较正，可以使用多种还原剂。本文选择两种还原剂的化学镀银配方。

配方1:AgNO35.1 g/L，C6H12O615 g/L，KOH 5.7 g/L，NH3·H2O 适量，25 ℃。

配方 2:AgNO35.8 g/L，H2NNH25 g/L，CH3COOH 33.6 g/L，NH3·H2O 适量，25 ℃。

1.3 性能测试

1.3.1 沉积速率测定

用BT124S型分析天平称量并得到织物镀覆不同时间后的增重率，以评定镀银层的沉积速率。

1.3.2 表面形貌观察

用JSM-6700F型场发射扫描电子显微镜观察镀层表面的形貌和晶粒大小。

1.3.3 XRD 分析

用XRD-7000S型X射线衍射仪对镀层结构进行分析，管电压40 kV，管电流40 mA，扫描范围30°～80°，扫描速度10°/min，扫描步长 0.02°。

1.3.4 电磁波屏蔽效能测定

化学镀银织物电磁波屏蔽效能测试方法参照文献［4］进行。

1.3.5 耐磨性能测试

用YG401D型织物平磨仪，参照GB/T 21196.3—2007测定镀银织物的耐磨性能。试样直径为29 cm，磨料选用涤纶原织物，加压为5.83 N，夹持器与磨台相对运动速度为50 r/min。平磨1 000次后，用BT124S型分析天平分别称取试样磨损前、后的质量，以相对质量损失率来评价织物的耐磨性。

1.3.6 织物透气性测试

根据GB/T 5453—1997，用 YG(B)461E型数字式织物透气量仪测定织物的透气量，试样两侧压力差为127.4 Pa，试样直径为70 mm。

1.3.7 织物刚柔性测试

用LYF-22型硬挺度仪测定织物的刚柔性。

2 结果与分析

2.1 增重率分析

不同还原剂化学镀银的反应现象和速度差异较大。由表面现象观察得出，当将还原液缓慢加入银氨溶液时，还原剂为葡萄糖时反应较快，加入还原液约10 s后镀液开始变成暗灰色，大约过了5 min后变成黑色浑浊溶液;加入还原剂为肼的还原液约2 min后镀液局部才开始出现浅黄色，接着慢慢变成酱黄至浅灰色，反应约40 min后溶液开始变得澄清。图1给出两种还原剂涤纶织物化学镀银增重率与施镀时间的关系。可以看出，葡萄糖为还原剂时的增重率在5 min后基本不变，而肼为还原剂时增重率随着时间的增加而不断增加。其原因可能是葡萄糖和肼的还原能力以及对溶液的稳定性有一定差异，从而影响了化学反应速度，进而影响到金属沉积的速度及金属堆积的“各向同性”，最终影响镀层的均匀性和致密性以及金属与纤维的结合牢度。

图1 化学镀银织物的增重率变化图

2.2 SEM 分析

图2 给出了涤纶织物不同还原剂化学镀银的SEM照片。可以看出，葡萄糖镀银的镀层表面较平滑致密，且有少量的絮状物;肼镀银的镀层表面较粗糙厚实，且出现较多絮状物质。经过研究［6］，镀银层表面絮状物均为反应不彻底的残留物。

图2 不同还原剂化学镀银织物的SEM照片

2.3 XRD 分析

图3 给出了涤纶织物肼和葡萄糖化学镀银的XRD谱图。可以看出两种不同还原剂镀银织物的特征峰2θ均出现在38.3°(111)、44.4°(200) 、64.6°(220)和 77.6°(311)，为典型的纳米晶结构。由Scherrer公式计算晶粒尺寸，可知葡萄糖镀银的晶粒大小为16.3 nm，肼镀银的晶粒大小为26.6 nm，与以往的研究结果基本一致［6］。

图3 不同还原剂化学镀银织物的XRD谱图

2.4 电磁波屏蔽效能分析

图4 给出了葡萄糖和肼化学镀银织物的电磁波屏蔽测试结果。可以看出，葡萄糖化学镀银织物(增重率为15.1%)的电磁波屏蔽性能好于肼化学镀银织物(增重率为17.2%)。这是因为采用葡萄糖为还原剂时镀层结构更加致密，从而有利于电磁波屏蔽效能的提高。

图4 不同还原剂化学镀银织物的屏蔽效能

2.5 耐磨性能分析

图5 给出了两种不同还原剂化学镀银对织物耐磨性能的影响(平磨1 000次后)。可以看出，葡萄糖为还原剂时织物的耐磨性比较好，平磨1 000次后其质量损失率为1.62%;还原剂为肼时，质量损失率为2.89%。从图6的SEM照片可以证实，葡萄糖为还原剂时镀层表面几乎未发生磨损，而肼为还原剂时镀层表面局部出现剥离与裂纹。这是因为不同还原剂的还原能力不同，影响了镀层的均匀性、致密性以及金属与纤维的结合牢度。

图5 不同还原剂化学镀银织物的耐磨性能

图6 不同还原剂化学镀银织物平磨1 000次后的SEM照片

2.6 刚柔性和透气性分析

表1给出了不同还原剂化学镀银织物的刚柔性和透气性测试结果。从表1中可知，涤纶织物经过粗化处理后，织物弯曲长度和弯曲刚度变小，即织物柔软性和悬垂性有所提高;再经过不同还原剂化学镀银后，织物的柔软性和悬垂性均有所下降，这主要是由于粗化后织物表面镀覆的金属镀银层所致。由于织物表面包覆了一层金属镀层，使部分孔隙堵塞，从而使织物的透气性变小。

表1 不同还原剂化学镀银织物的刚柔性和透气性

3 结语

采用还原剂为葡萄糖和肼对涤纶织物进行化学镀银，借助扫描电镜和X射线衍射仪对镀层表面形貌和结构进行了研究，测试了化学镀银织物的电磁波屏蔽、耐磨性、刚柔性和透气性能。试验结果表明，葡萄糖化学镀银沉积速率较快，镀层结构区别不大，但晶粒大小有所不同。当两种镀银织物的增重率相同时，还原剂为葡萄糖的镀银织物电磁波屏蔽效能优于肼为还原剂的镀银织物;葡萄糖镀银织物的耐磨性能好于肼镀银织物;化学镀银织物的柔软性和悬垂性基本不变，透气性稍有下降。

［1］潘智勇，张慧，吴中伟，等.电磁屏蔽织物材料研究进展［J］.科技导报，2009，27(24):86-91.

［2］SCHOLZ J，NOCKE G，HOLLSTEIN F，et al.Investigations on fabrics coated with precious metals using the magnetron sputter technique with regard to their anti-microbial properties［J］.Surface and Coatings Technology，2005，192(2/3):252-256.

［3］伍学高，李铭华，黄渭成.化学镀技术［M］.成都:四川科学技术出版社，1995:107-108.

［4］詹建朝，张辉，沈兰萍.不同增重率化学镀银电磁屏蔽织物的研究［J］.表面技术，2006，35(3):25-27.

［5］焦红娟，郭红霞，李永卿，等.镀银导电纤维的制备和性能［J］.华东理工大学学报:自然科学版，2006，32(2):173-176.

［6］张辉，沈兰萍，詹建朝.涤纶织物不同还原剂化学镀银及防电磁波性能［J］.材料工程，2007(5):31-35.

［7］顾国锋，胡航.化学镀电磁辐射防护织物的屏蔽效能分析［J］.广西物理，2005，26(1):38-40.

Electroless silver plating on PET fabric by using glucose and hydrazine as reducing agent

Ling Minghua，Zhu Guoqing，Zhang Hui
(School of Textile ＆ Materials，Xi’an Polytechnic University)

Electroless platings of silver on PET fabrics were operated by using two different reducing agents in the labatory.The surface and structural changes in the deposition of Ag were also investigated by means of SEM and XRD.The properties of the Ag-plated fabrics，such as electromagnetic shielding performance，abrasion resistance，softness and permeability，were also measured.It was found，compared with H2NNH2，the grain size became smaller when using C6H12O6as the reducing agent.For the Agplated fabrics with the similar weight percentage gains，the shielding effectiveness and abrasion resistance of the Ag-plated fabric using C6H12O6as reducing agent turned up better.The softness of PET fabric before and after treatments was not changed，but the permeability decreased to some extent for both samples.

electroless silver plating，reducing agent，shielding effectiveness，abrasion resistance

TQ153.3;TS195.591.3

A

1004－7093(2011)06－0033－04

*陕西省教育厅重点实验室项目(09JS007)

2010－11－15

凌明花，女，1984年生，在读硕士研究生。主要从事功能性纺织品研究。

张辉，E-mail:hzhangw532@xpu.edu.cn