等離子體處理改善織物化學鍍銅的研究*

耿 亮 李 爽

(1.成都紡織高等專科學校紡織系，成都，611731; 2.西安纖維紡織品監督檢驗所，西安，710000)

等離子體處理改善織物化學鍍銅的研究*

耿 亮1李 爽2

(1.成都紡織高等專科學校紡織系，成都，611731; 2.西安纖維紡織品監督檢驗所，西安，710000)

對比分析了等離子體處理前后織物化學鍍銅的變化，發現經過等離子體處理的滌綸織物化學鍍層光潔度好，鍍層均勻，耐磨性有所提高，且平均電磁波屏蔽效能優于未經等離子體處理的織物。

化學鍍銅，鍍速，電磁波屏蔽，等離子體

織物化學鍍時，在纖維表面吸附的催化活化中心鈀膠粒細小、致密才能獲得良好的鍍覆效果，但滌綸織物活化處理時往往存在鈀膠粒吸附不勻，從而導致在化學鍍時鍍層不勻，甚至有的地方不能上鍍，嚴重影響織物的導電及電磁波屏蔽效果。滌綸織物經過等離子體處理后可改善潤濕性和親水性［1-2］，由此改善織物活化質量;同時利用等離子體對滌綸織物的刻蝕作用，達到提高鍍速、鍍層均勻性及牢度的目的。本文研究了等離子體處理對滌綸織物化學鍍效果的影響，并與未經等離子體處理的滌綸織物化學鍍進行了對比。

1 試驗

1.1 試驗材料

織物:經密為 472根/(10 cm)，緯密為392根/(10 cm)，經緯紗均為11.1 tex/36 f的滌綸長絲織物。

試劑:硫酸銅、次亞磷酸鈉、硼酸、硫酸鎳、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、濃硫酸等，均為分析純。

1.2 試驗參數

(1)工藝流程:粗化→等離子體處理→敏化、活化→解膠、還原→織物化學鍍。

由于織物化學鍍的前處理工藝比較成熟，這里不再贅述。滌綸織物等離子體處理工藝如下:

①實驗儀器:RFD-200型單極三維電暈放電處理機(南京蘇曼電子有限公司)。

②實驗操作步驟:固定試樣→開機→調節處理工藝參數(功率、速度)→啟動并記時→處理完畢并記錄所用時間→取下織物樣品。

③工藝參數選擇:功率800～1 200 W，處理時間1 ～5 min，處理速度0.481 9 m/min。

(2)化學鍍銅液配方:五水合硫酸銅0.08 mol/L、次亞磷酸鈉0.6 mol/L、檸檬酸鈉 0.1 mol/L、硫酸鎳0.02 mol/L、硼酸0.48 mol/L，溫度80 ℃，pH 值9.6。

1.3 測試方法

1.3.1 滌綸織物等離子體處理后紅外光譜分析

用Nicolet 5700 FT-IR型傅里葉紅外光譜儀來分析等離子體處理前后織物表面的改變情況。

1.3.2 鍍層結構分析

用JSM-6700F型場發射掃描式電子顯微鏡(JEOL)觀察鍍層結構，對比分析等離子體處理前后織物表面形貌的改變。

1.3.3 電磁波屏蔽效果分析

用電磁輻射測試儀測試鍍層織物的電磁波屏蔽性能。測試范圍為波段2 250～2 650 MHz，試樣尺寸為12 cm×7 cm。

1.3.4 表面電阻測定

將化學鍍織物裁剪成10 cm×1 cm試樣，用FLUKE 15B型數字萬用表測量織物長度方向兩端的電阻，每種試樣選取5塊進行測試并取平均值。

1.3.5 耐磨性測定

采用馬丁代爾平磨儀進行測定。試樣尺寸為40 mm×40 mm，摩擦速度為50 r/min，選用標準磨料。織物規格為經紗和緯紗分別為18.2和13.5 tex，經密和緯密分別為190和120根/(10 cm)的精梳平紋毛織物。摩擦20次后測試一次織物表面電阻，觀察表面電阻的變化

2 結果及分析

2.1 滌綸織物等離子體處理后紅外光譜分析

圖1為經過等離子體處理和未經等離子體處理的滌綸織物紅外光譜圖。由圖1可以看出，等離子體處理前后光譜沒有明顯區別，說明滌綸織物的性能沒有發生重大改變。但是經過等離子體處理的滌綸織物在1 712 cm－1處的 —C==O、1 110 cm－1處的 C—O的特征峰強度增大，說明經過電暈放電處理儀處理后的滌綸織物的表面引入了含氧基團，使其親水性和臨界表面張力提高［3］。

圖1 滌綸織物紅外光譜圖

2.2 等離子體處理對化學鍍銅滌綸織物的影響

從圖2中可以看到，經過等離子體處理的織物在化學鍍銅時，其鍍速明顯要高于未經等離子體處理的織物。當功率大于1 200 W時，鍍銅速率增加明顯。在同一功率時，處理時間為3～5 min時處理效果較好。但是鍍速需要控制在合理的范圍內，否則會引起鍍液不穩定。

圖2 等離子體處理滌綸織物和未處理滌綸織物化學鍍銅沉積速率

2.3 鍍層表面形態分析對比

經過等離子體處理的滌綸織物在活化和鍍銅時，由于等離子體處理改善了滌綸織物表面的親水性，使得織物表面在鍍銅時可以相對均勻地沉積。

圖3為未經等離子體處理的滌綸織物化學鍍銅SEM照片。圖4為經過等離子體處理的滌綸織物化學鍍銅SEM照片。可以看到，經過等離子體處理的滌綸織物化學鍍銅纖維表面要比未經處理的滌綸纖維鍍層光滑。但經過等離子體處理的纖維之間有微球顆粒存在，這是由于鍍液中混入有活性雜質微粒而引發的銅沉積，所以在進行織物化學鍍時，應該盡量避免鍍液中混入雜質微粒，并保證所用鍍槽清潔。從圖中還可以看到，兩者纖維表面的銅都很致密，這是由次亞磷酸鈉化學鍍銅本身的優點所決定的。

2.4 電磁波屏蔽效果分析

分別選擇經過等離子體處理和未經處理且增重相同、織物面積相同的鍍銅織物來研究其電磁屏蔽效能。從圖5可以看出，經過等離子體處理的化學鍍銅織物與未經等離子體處理的織物相比，其電磁波屏蔽效能僅稍有提升。

圖3 未經等離子體處理滌綸織物表面鍍層SEM照片

圖4 經過等離子體處理滌綸織物表面鍍層SEM照片

2.5 耐磨性能對比分析

圖5 鍍銅層織物電磁屏蔽效能圖

圖6 表面電阻隨摩擦次數的變化

圖6所示為化學鍍銅織物表面電阻隨摩擦次數的變化情況。由圖6可知，未經等離子體處理的化學鍍銅織物隨著摩擦的進行，摩擦次數超過200次后其表面電阻開始顯著增加，在260～340次期間，鍍層的電阻變化速度有所減緩;當摩擦次數達到360次后，鍍層表面電阻又有了明顯增加趨勢。而經過等離子體處理的化學鍍銅織物在280次摩擦后，表面電阻有明顯增加趨勢，但是增加的速率較未處理織物緩慢;經過400次摩擦后仍能和未處理織物300次摩擦后的表面電阻處于同一水平，說明經過等離子體處理后鍍層牢度得到一定改善;但在摩擦次數達到500次以上時，表面電阻也處于較高水平，鍍層牢度有待進一步改善。

3 結論

(1)等離子體處理改善了滌綸織物的親水性，活化時膠體鈀微粒可以更均勻且更多地吸附在滌綸纖維表面，有利于后道工序的進行。

(2)經過等離子體處理后，滌綸織物化學鍍銅的鍍速有所提高。

(3)經等離子體處理的滌綸織物鍍層更加均勻，表面光滑度有所改善。但由于化學鍍銅工藝質量較好，所以電磁波屏蔽效能改善并不特別明顯。

(4)等離子體處理對滌綸化學鍍銅織物的耐磨性能有一定改善。

［1］張建春，郭玉海.電暈輻射技術［M］.北京:中國紡織出版社，2003:16-66.

［2］陳杰瑢.等離子體清潔技術在紡織印染中的應用［M］.北京:中國紡織出版社，2005:19-101.

［3］KANG J Y.Plasma treatment of textiles-synthetic polymer-based textiles［J］.AATCC Review，2004，4(11):29-32.

Research on improving the electroless of fabric treated with plasma

Geng Liang1，Li Shuang2
(1.Textile Department，Chengdu Textile College;2.Xi’an Inspection and Testing Institution for Fiber and Textile)

The changes of plating copper on polyester fabric of pre-and post-plasma treatment were analyzed in this paper.The result showed that the treated one is smooth and uniform，both abrasion resistance and its average electromagnetic shielding effectiveness are better than that of fabric untreated by plasma.

electroless copper，plating rate，electromagnetic shielding，plasma

TS101.2

A

1004－7093(2011)06－0037－03

*成都紡織高等專科學校自然科學基金支持項目(2008fz1k13)

2011－01－05

耿亮，男，1981年生，助教。主要從事紡織材料與紡織品設計方向教學和科研工作。