亞麻纖維表面化學(xué)鍍銅改性研究.pdf

1、植物纖維具有輕質(zhì)高強(qiáng)、綠色環(huán)保、吸濕隔熱等優(yōu)點(diǎn)，近年來其復(fù)合材料質(zhì)被廣泛應(yīng)用于建材、汽車、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域。本文采用化學(xué)鍍銅方法，在保留亞麻纖維自身優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上使其具有一定的導(dǎo)電性能及抗菌性能，以雙向亞麻纖維布為基材，以表面電阻率及金屬沉積率作為指標(biāo)，系統(tǒng)研究了亞麻纖維表面鍍銅工藝及其對(duì)亞麻纖維與亞麻纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能的影響，研究工作主要包括三部分內(nèi)容：（1）研究無鈀活化化學(xué)鍍銅方法，并利用Taguchi正交試驗(yàn)方法，對(duì)工

2、藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；（2）利用XPS、SEM、EDS、XRD與FTIR初步研究了亞麻纖維表面的化學(xué)鍍機(jī)理、鍍層化學(xué)成分與結(jié)構(gòu)；（3）初步研究了表面鍍銅對(duì)亞麻纖維-環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的力、熱性能等影響。
　　本文首先研究了溫度、pH值、CuSO4濃度、EDTA·2Na濃度與HCHO濃度對(duì)亞麻纖維表面鍍層的影響。研究表明，鍍液的PH值對(duì)亞麻纖維表面鍍層的影響最大。通過Taguchi模型，優(yōu)化得到亞麻纖維表面最優(yōu)化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為：0.28

3、mol/L CuSO4、1.5mol/L HCHO、0.16mol/L EDTA·2Na，施鍍溫度為55 ℃，pH值為13，在該優(yōu)化工藝參數(shù)下，亞麻纖維表面銅沉積率為122.5μm/h，纖維表面銅鍍層厚度為0.7μm-2.1μm，面積電阻率可達(dá)到0.082Ω/cm2，亞麻纖維表面的鍍層均勻致密，并且具有金屬光澤。
　　活化前后與鍍銅后亞麻纖維的FTIR檢測(cè)結(jié)果表明，活化過程未改變亞麻纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)，屬于物理吸附過程；對(duì)經(jīng)活化后施鍍

4、得到的銅鍍層進(jìn)行XPS和EDS檢測(cè)結(jié)果顯示，亞麻纖維表面鍍層化學(xué)組成為銅單質(zhì)；XRD分析結(jié)果顯示鍍層中的單質(zhì)銅為面心立方晶體結(jié)構(gòu)。
　　最后研究了亞麻纖維表面鍍銅對(duì)亞麻纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能、熱性能及其抗菌性能的影響，結(jié)果表明，由于銅鍍層的存在，纖維表面粗糙度增加，與樹脂間的機(jī)械咬合力增加，所以拉伸強(qiáng)度提高4.23％；在化學(xué)鍍過程中，纖維經(jīng)過酸堿處理，結(jié)構(gòu)受到一定破壞，纖維表面缺陷增加，導(dǎo)致模量降低6.78%；銅是金屬

5、，在受到拉伸時(shí)，沿拉伸方向延伸，拉伸試驗(yàn)時(shí)，在纖維和樹脂間存在的銅層發(fā)生一定程度的滑移，故斷裂伸長率提高31.78%；
　　鍍銅后的亞麻纖維表面粗糙，與樹脂間結(jié)合力增強(qiáng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，鏈段運(yùn)動(dòng)所需耗能較高，其復(fù)合材料較未處理的亞麻纖維復(fù)合材料玻璃化溫度、儲(chǔ)能模量、損耗因子均有所提高；銅作為天然無機(jī)抗菌劑的一種，具有良好的抗菌性能，銅離子通過干擾細(xì)菌的復(fù)制繁殖過程抑制細(xì)菌的增長，從而達(dá)到抗菌的目的。表面鍍銅后亞麻纖維復(fù)合材料由于