化学镀银织物电磁屏蔽效能及透湿透气性能研究

陈 虎，金娟凤，许钰泓，邹奉元，熊 杰

(浙江理工大学 服装学院，杭州 310018)

化学镀银织物电磁屏蔽效能及透湿透气性能研究

陈 虎，金娟凤，许钰泓，邹奉元，熊 杰

(浙江理工大学 服装学院，杭州 310018)

为研究化学镀银对织物性能的影响，采用葡萄糖作还原剂对涤纶织物进行镀银，借助扫描电镜、网络分析仪、织物透湿仪、织物透气量仪等，对镀银织物的表面镀层形貌、织物的电磁屏蔽效能，以及织物的透湿、透气性能进行测试分析。结果表明：随着增重率的变大，织物的屏蔽效能增加，当增重率达到37 %时，电磁屏蔽效能增加不明显，故应根据需要合理选择面料的镀层厚度；研究还发现镀层厚度对织物的透湿、透气性有影响。

化学镀银织物；增重率；电磁屏蔽效能；透气性；透湿性

随着电子信息产品和电器产品的广泛普及，电子产品在使用过程中会产生“看不见、闻不到、摸不着”[1]的电磁辐射，对人们的生存环境构成新的威胁，“电磁污染”是继水、空气和噪声之后的第四大环境污染[2]。较强的电磁辐射会直接危害人体健康[3-4]，为避免电磁辐射对人体的伤害，各种电磁屏蔽织物迅猛发展，化学镀银电磁屏蔽织物便是其中一种[5-6]。该织物具有较好的电磁屏蔽效能，受到消费者的青睐，拥有较大的市场潜力。但目前防辐射织物性能评价还不完善，关于化学镀银处理对织物性能影响的研究较少。本研究选取涤纶织物为试验对象，探讨了化学镀银对织物电磁屏蔽效能及透气、透湿性的影响。

1 试 验

1.1 试验材料

采用300T春亚纺漂白涤纶(PET)平纹织物为样本，经纬密度分别为580根/10cm和600根/10cm，经、纬纱纤度分别为56 dtex和56 dtex。样本首先在70 ℃的200 g/L的NaOH溶液中进行碱减量处理，然后按照以下的镀液成分与工艺进行化学镀银处理[7]：AgNO35 g/L，C6H12O6·H2O 8 g/L，C2H5OH 70 mL/L，NH3·OH70mL/L，温度 16 ℃，pH12.8，并通过控制镀银时间，达到不同镀层增重率。

1.2 仪器及方法

1)采用场发射扫描电镜(FE-SEM)(ULTRA 55,ZEISS，德国)观察镀层的表面形貌。

2)采用网络分析仪(NET ANALYZER FY800)(温州方圆仪器有限公司)测试镀银织物不同增重率下的电磁屏蔽效能(EMI SE)，测试频率范围30～3 000 MHz，电磁屏蔽效能计算式为：

式(1)中：H1、V1、P1和H0、V0、P0分别是有无屏蔽材料时测得的磁场强度、电场强度和功率。

3)采用YG461D型织物透气量仪(温州大荣纺织仪器有限公司)，测试织物的透气性。将7块织物放入YG751B型电脑式恒温恒湿室24 h，使织物的测试条件为温度20 ℃，相对湿度64.4 %。YG461D型织物透气量仪调试为压差100 Pa，选择合适的喷嘴，在7块织物的不同位置分别测10次，测得的透气率取平均值，得到每块织物的平均透气率。

4)采用YG601-Ⅰ/Ⅱ型电脑式织物透湿仪(温州大荣纺织仪器有限公司)，在YG751B型电脑式恒温恒湿室里测试织物的透湿性。试验采用“干燥正杯法”，透湿杯与杯盖标注相应的编号，将由试样、干燥剂、透湿杯及附件组成的试验组合体放入透湿仪1 h,使织物充分吸湿；快速拿出后盖上相应的杯盖，放入硅胶干燥器0.5 h，拿出后，用天平称出各试验组合的质量m1；再将试验组合放入透湿仪1 h，快速拿出后盖上相应的杯盖，测出各试验组合重量m2，m1－m2即为Δm。透湿率计算式如下：

式(2)中：S为试样试验的有效面积(本次的装置为0.002 83 ㎡)；t为2次称重的时间间隔(本次试验时间间隔为1 h)。

5)采用电子天平(AL204，METTLER TOLEDO，梅特勒-托利多仪器上海有限公司)，将织物放入YG751B型电脑式恒温恒湿室24 h后测试织物干质量。增重率计算公式为：

式(3)中：N为未镀银织物干质量，M为镀银后织物干质量。

2 结果与讨论

2.1 镀层表面形貌

采用场发射电镜(FE-SEM)分析化学镀银层的表面形貌，图1a，b是化学镀银前涤纶织物纤维的表面形貌图，可以看到织物表面除了有经碱减量处理产生的凹孔外，未发现有颗粒状的沉积物；图1c，d是镀银后的涤纶织物纤维的表面形貌图，可以看出织物表面镀覆上了一层颗粒状的沉积物，且镀层均匀，堆积紧密。

图1 化学镀银层的FE-SEM照片Fig.1 FE-SEM photographs of the sliver deposits

2.2 抗电磁波屏蔽效能

目前国内外对电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能评价指标主要是屏蔽效能(SE)和衰减率，两者可以换算，本研究选用屏蔽效能作为评价指标。屏蔽效能 和衰减率的换算关系如表1所示。能越大，织物的电磁屏蔽效果越好。采用7种不同增重率下的镀银织物为样本，如表2所示。

表1 屏蔽效能与衰减率换算Tab.1 Conversion of shielding effectiveness and attenuation rate

表2 织物增重率测量结果Tab.2 Measurement result of fabric weight increase rate

图2为7块不同增重率的化学镀银涤纶织物电磁波屏蔽效能。图3为屏蔽效能与增重率的关系，由图3可见，当增重率小于37 %时，镀层织物电磁波屏蔽效能随着增重率的增加有明显增大趋势，而当增重率大于37 %以后，随着增重率的提高，屏蔽效能增加趋势不明显，此时在30～3 000 MHz频率段平均屏蔽效能可达40 dB，屏蔽效能较好。这是因为在对涤纶织物进行施镀过程中，织物表面的金属镀由不均匀到均匀，金属镀层在织物表面达到均匀涂覆，从图3平均电磁波屏蔽效能与增重率的关系可得,当织物表面金属镀层达到一定厚度后，镀层比较均匀，此时，电磁波屏蔽效能受镀层厚度的影响已不大，而与沉积金属的致密性和内部缺陷有关[8-9]。

图2 镀银织物电磁屏蔽效能Fig.2 Electromagnetic shielding effectiveness of silver plating fabric

图3 屏蔽效能与增重率关系Fig.3 Relations of shielding effectiveness and weight increase rate

2.3 化学镀银织物透湿、透气性能测试

表3为镀银涤纶织物透湿率、透气率测试结果。由表3可见，随着增重率的提高，镀层厚度增加后织物的透湿性有明显的提高，这是因为涤纶镀银织物在前处理过程中需要用浓碱进行粗化处理，经碱液腐蚀而使表面产生的孔洞，表面有利于透湿性的提高。同时研究表明：镀银层的含水率和溶胀率很大[10]，原因在于银镀层的主要成分包括C5H11O5COOH，结构中含有大量的羟基，该亲水基团与水接触后不断溶胀，并达到饱和，使镀层内含有大量水分。所以随着增重率的增大，镀银层含有的羟基也变多，镀银层使织物的导热能力提高，水分散发能力增强，故透湿率呈增大趋势。

从表3还可看出，在增重率达到35 %以前，镀银织物透气率在32 mm/s左右，当增重率达到37 %以后，透气率开始减小，下降明显。这是由于增重率在35 %之前，镀层在织物表面达到均匀涂覆，透气率在32 mm/s左右，之后随增重率增加，镀层厚度增加，影响织物空气穿越流通，故透气率明显降低。

表3 镀银涤纶织物透湿率、透气率测试结果Tab.3 Test results of moisture permeability rate and air permeability rate about silver-plated polyester fabrics

3 结 论

1)采用化学镀银法制作的电磁波屏蔽织物，经测试电磁屏蔽效能可达40 dB。

2)随着增重率的提高，屏蔽效能同步提高，在增重率达到37 %后，屏蔽效能增加不明显，在30～3 000 MHz具有40 dB的屏蔽效能。

3)随着增重率的提高，由于前期粗化处理和镀层的吸水性，镀银涤纶织物的透湿性逐渐增加。

4)增重率在35 %之前，镀银涤纶织物的透气性维持在32 mm/s左右，当增重率继续增加，镀层厚度影响织物的透气性，在增重率达到37 %以后，织物的透气性呈降低趋势。

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Study on electromagnetic shielding effectiveness and moisture, air permeability of PET fabrics prepared by electroless sliver plating

CHEN Hu, JIN Juan-feng, XU Yu-hong, ZOU Feng-yuan, XIONG Jie

(School of Fashion, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

In order to research the influence of electroless silver plating on the fabric, Sliver-coated electromagnetic shielding PET fabric was prepared by electroless plating using glucose as reducing agent.SEM, network analyzer, fabric moisture meter, and fabric breathable quantity meter are used to research the surface morphology, chemical composition and crystal structure of sliver-coated fabric, electromagnetic shielding effectiveness, moisture permeability and air permeability. The reasons of performance change are also investigated. Results reveal that: with the weight gain rate become larger, the fabric shielding effectiveness become larger; when weight increase rate reaches 37 %, shielding effectiveness does not change significantly;weight gain rate have greater effects on moisture permeability, air permeability.

Electroless silver plating fabric; Weight gain rate; Electromagnetic shielding effectiveness;Moisture permeability; Air permeability

TS101.923

A

1001-7003(2011)09-0013-03

2011-05-25；

2011-06-24

浙江省质量技术监督系统科研计划项目(20090105)

陈虎(1986－ )，男，硕士研究生，研究方向为服装舒适性研究。通讯作者：邹奉元，教授，zfy166@zstu.edu.cn。