兼顾沉积速率和方阻值,确定优化的化学镀工艺为A4B3CAD3E3,即硝酸银14g/L,葡萄糖2.8g/L,氨水100mL/L,氢氧化钠9g/L,温度30oC,时间50min。
2.2织物的表面形貌
对PA织物、PANI/PA织物和Ag/PANI/PA织物进行电镜扫描,比较其表面形貌,结果见图1。
由图I可知,PA纤维表面光滑。经聚合处理后,PANI沉积在PA纤维表面,并在纤维表面形成粗糙表面[19]。PANI/PA织物经过超声辅助化学镀Ag后得到Ag/PANI/PA织物,沉积在表面的金属Ag粒子尺寸均一并且分散均匀。
2.3织物的热稳定性能
对PA织物、PANI/PA织物和Ag/PANI/PA织物进行热重分析,比较不同织物的热稳定性能,结果见图2。
由图2可知,]PA织物、PANI,/PA织物和Ag/PANI/PA织物在高纯氮气氛中都只有一个较明显热失重台阶,三者在低温下:啕较稳定。PA的织物初始裂解发生在414.6oC之前,失重率为95.54%;在PANI/PA织物的初始裂解阶段,PANI中易挥发物质(如相对分子质量较低的物质和水)发生挥发[20],主要的裂解温度为418.8℃,失重率为94.55%;Ag/PANI/PA织物的初始分解温度为393.2℃,失重率为58.48%,固体残渣为41.52%。其中,Ag/PANI/PA织物的初始裂解温度比PANI/PA织物降低了约25℃,其原因可能是[21]:
(1)经过化学镀后,纤维表面包覆了金属镀层,金属对PANI/PA织物的热分解起了催化作用;
(2)由于化学镀对PANI/PA织物的化学作用,催化了PA纤维的热分解反应,导致Ag/PANI/PA织物的起始热分解温度下降。
2.4制备条件对金属沉积速率与织物方阻的影响
2.4.1氧化剂浓度对化学镀的影响
经过前期研究发现,织物表面特殊的导电PANI高分子层对金属的还原沉积具有促进作用,且促进程度随着PANI/PA织物方阻不同而变化。采用原位聚合方法制备PANI/PA织物,在相同单体浓度吸附、不同氧化条件下得到的PANI结构不同,导致其方阻值不同。本试验以具有不同方阻值的PANI/PA织物和PA织物作为基质,在相同条件下(硝酸银l2g/L,葡萄糖2.8g/L,氢氧化钠8g/L,氨水100mL/L,化学镀时间50min,温度30℃)进行化学镀银,比较氧化剂浓度对镀银复合织物金属沉积速率与方阻值的影响,结果见图3。
由表3可知,各因素对沉积速率的影响依次为:硝酸银>氢氧化钠>葡萄糖>时间>氨水,表明在本试验条件下,硝酸银是影响沉积速率的最主要因素。硝酸银作为化学镀的反应物,其质量浓度直接影响沉积速率[18]。各因素对织物方阻的影响依次为:葡萄糖>氢氧化钠>硝酸银>时间>氨水,表明在本试验条件下,葡萄糖质量浓度是影响织物方阻的最主要因素。葡萄糖作为反应物,对硝酸银进行还原,其还原能力直接决定着金属银的沉积量,即织物方阻值。