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导电纤维是重要的抗静电和电磁屏蔽材料,金属包覆PBO复合导电纤维不仅质量轻、强度高、柔韧性好、抗静电和电磁屏蔽性能优异,而且能够在较高温度环境中长期使用,在综合性能上具有其他导电纤维无法匹敌的优势。本文采用纳米二氧化钛作为中间层,通过光催化化学镀技术成功制备出均匀、致密的Cu/n-TiO2/PBO以及Ni/n-TiO2/PBO复合导电纤维。并对纳米二氧化钛与PBO纤维结合状况、光催化条件下化学镀液稳定性以及PBO纤维表面光催化化学镀金属速率等几个关键问题进行了研究。
评价和对比了加入粘结剂和不加入粘结剂制备的n-TiO2-powder/PBO复合纤维以及沉积态和热处理后的n-TiO2-film/PBO复合纤维的结合状况。结果表明,加入硼砂为粘结剂制备的n-TiO2-powder/PBO复合纤维以及沉积态的n-TiO2-film/PBO复合纤维结合状况良好,但由于沉积态的纳米二氧化钛薄膜晶化程度低,光催化活性不高,所以选择加入硼砂作为粘结剂以提高n-TiO2与PBO纤维结合强度。
研究了稳定剂对化学镀铜液在光催化条件下的稳定性以及镀铜效果的影响。结果表明,加入2,2’-联吡啶20 mg/L以上时镀液稳定;加入六氰合铁(Ⅱ)酸钾40 mg/L以上镀液稳定,但超过50 mg/L时,观察不到铜的沉积。单独加入2,2’-联吡啶获得的镀层比较脆且抗刻划能力差;而同时加入2,2’-联吡啶和六氰合铁(Ⅱ)酸钾获得的镀层抗刻划能力相比前者有显著提高。
研究了光照条件对镀液稳定性和镀速的影响。结果表明,随着光照时间的延长或者光照强度的增加,金属沉积速率提高,但同时镀液的稳定性也随之降低,镀覆效果变差,因此光照时间和强度需要严格控制并合理搭配。镀液与光源距离100 mm,照射4 min时制备的铜包覆PBO复合纤维和镍包覆PBO复合纤维均匀、致密且具有较快的镀速。
研究了聚光罩对金属镀覆效率的影响。结果表明添加聚光罩可以显著提高金属镀覆效率和光能利用率。在n-TiO2/PBO复合纤维表面光催化化学镀铜时添加聚光罩可以实现单面照射双面金属沉积。在n-TiO2/PBO复合纤维表面光催化化学镀镍时添加聚光罩实现了镍在纤维表面的高效负载,提供了一种简单有效的在小直径纤维表面实现光催化化学镀镍的途径。