CN104727139A

CN104727139A - 一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法

Info

Publication number: CN104727139A
Application number: CN201310716918.1A
Authority: CN
Inventors: 乔辉; 罗磊; 陈克; 张玄; 朱倩颖; 蔡以兵; 魏取福; 徐阳
Original assignee: NANTONG TIANYE GARMENT Co Ltd; Jiangnan University
Current assignee: NANTONG TIANYE GARMENT Co Ltd; Jiangnan University
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法，属于纺织加工领域。本发明是通过磁控溅射技术分别将纳米银、纳米铜和纳米二氧化钛颗粒溅射到织物基材上，形成均匀的纳米复合薄膜，得到抗电磁辐射面料。本发明的抗电磁辐射童装面料，制备工艺简单、成本低，薄膜与基材结合牢度高，膜层分布均匀致密，附着力强，无环境污染；同时具有优异的导电性和电磁屏蔽性能，其电阻可小于10Ω／cm，其SE值达到了28dB左右，99％以上的电磁波被屏蔽；借助金属的快速导热性能，使纤维面料能起到调节体温、冬暖夏凉的效果；而且手感非常柔软，耐清水洗涤性能较优。

Description

一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能面料，尤其是涉及一种抗电磁辐射新型纺织面料，属于纺织加工领域。

背景技术

随着电子产品在人民生活中的日益普及，电磁波对人体健康的影响越来越明显，如何减少电磁辐射对人体造成的伤害越来越受到人们的重视。人体长期暴露在电磁辐射环境中，神经系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统等都会受剑不同程度的伤害。这一点对于正处于成长期的儿童来说显得更加重要。为保护儿童不受或尽量减少电磁辐射的危害，人们一方面对电磁辐射源进行屏蔽，减少辐射量，另一方面研制有效的防护材料进行个体防护。抗电磁辐射面料即是其中之一，而且是目前广泛使用的一种较为有效的电磁波屏蔽材料，现已大量应用于电子电器设备的遮盖、军事装备的遮障、电磁波屏蔽服的生产等方面。

目前国内外都对纺织材料的抗电磁辐射处理进行了大量的研究，主要研究成果有：(1)金属丝与服用纱线交织织物，(2)金属纤维和服用纤维混纺织物，(3)化学镀层与电镀层织物等等。然而，目前国内产业化的防电磁辐射纺织面料主要是金属纤维混纺类面料。产品采用微米级不锈钢纤维与棉花、涤纶或其他纤维的混纺，由于不锈钢纤维比重和刚性较大，混纺纱线的号数大多在150dtex以下，比较适用于织造厚重类面料。随着消费者对防电磁辐射纺织面料要求不断提高，开发既可以居家穿着，又可预防各类家用电器辐射的高档轻薄面料势在必行。

发明内容

针对现有技术的不足与缺点，本发明的首要目的是提供一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法，要求其具有优良的抗电磁辐射性能，同时该方法加工简单、成本低、无污染，便于实现工业化生产，能够满足生产和生活的需求。

本发明的技术方案是通过磁控溅射技术分别将纳米银、纳米铜和纳米二氧化钛颗粒先后溅射到织物基材上，形成均匀的纳米复合薄膜，最终得到抗电磁辐射面料。具体步骤如下：

一、预处理

将织物基材放入丙酮溶液中，超声洗涤30～60min，去除织物表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入40～45℃的烘箱中烘干。

二、溅射

将预处理后的织物基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为40～100mm；为控制沉积基材的温度，避免由于高温而发生的基材变形，采用水冷装置冷却基材；为避免杂质颗粒落到基材表面，采用基材在上、靶材在下的结构，即由下向上的溅射方式；为保证溅射纳米薄膜的纯度，实验过程中先将反应室抽至本底真空，然后冲入高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：

(1)分别采用银靶、铜靶和TiO₂靶作为靶材，采用间隔溅射制备复合薄膜，所述的靶材纯度为99.99％；

(2)溅射工艺条件为：首先溅射银靶时，溅射功率为20～80W，溅射时间为10～30min;接着溅射铜靶时，溅射功率为60～120W，溅射时间为10～30min;最后溅射TiO₂靶时，溅射功率为60～150W，溅射时间为30～60min；溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，溅射气压为0.5～3Pa，气体流量为5～30mL／min。

所述的基材采用纯棉、涤棉混纺、棉氨混纺等织物面料。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：

(1)本发明的抗电磁辐射面料，制备工艺简单、成本低，薄膜与基材结合牢度高，膜层分布均匀致密，附着力强，无环境污染，便于工业化生产。

(2)本发明的抗电磁辐射面料，利用室温下磁控溅射法在童装面料上沉积银、铜和TiO₂薄膜，开发的童装面料具有优异的导电性和电磁屏蔽性能，其电阻可小于10Ω／cm，其SE值达到了28dB左右，90％以上的电磁波被屏蔽；借助金属的快速导热性能，使纤维面料能起到调节体温、冬暖夏凉的效果；而且手感非常柔软，耐清水洗涤性能较优。

附图说明

图1为本发明中制备的抗电磁辐射新型纺织面料的视频显微镜图。

具体实施方式

实施例1

(1)清洗：选用纯棉织物，将其放入丙酮溶液中，超声波洗涤30min，去除表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入45℃的烘箱中烘干。

(2)溅射：将预处理后的基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为70mm；采用水冷装置冷却基材；将反应室抽至本底真空，然后冲入体积分数为99.999％高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：首先溅射银靶，溅射功率为60W，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为20min；接着溅射铜靶时，溅射功率为60W，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为10min;最后溅射TiO₂靶，溅射功率为80W，溅射气压为1Pa，溅射时间为30min;溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，气体流量都为20mL／min。为使溅射出的粒子能均匀附着在基材上，样品架要以20r／min的速度旋转。薄膜厚度由膜厚仪监测控制，溅射前预设薄膜厚度，到达设定厚度后机器报警，关机，取出样品，最后，得到具有抗电磁辐射性能的纳米复合薄膜结构的面料。

实施例2

(1)清洗：选用纯棉织物，将其放入丙酮溶液中，超声波洗涤35min，去除表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入45℃的烘箱中烘干。

(2)溅射：将预处理后的基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为70mm；采用水冷装置冷却基材；将反应室抽至本底真空，然后冲入体积分数为99.999％高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：首先溅射银靶，溅射功率为60W，溅射气压为1Pa，溅射时间为10min；接着溅射铜靶时，溅射功率为100W，溅射气压为1Pa，溅射时间为20min；最后溅射TiO₂靶，溅射功率为100W，溅射气压为1.5Pa，溅射时间为40min；溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，气体流量都为20mL／min。为使溅射出的粒子能均匀附着在基材上，样品架要以20r／min的速度旋转。薄膜厚度由膜厚仪监测控制，溅射前预设薄膜厚度，到达设定厚度后机器报警，关机，取出样品，最后，得到具有抗电磁辐射性能的纳米复合薄膜结构的面料。

实施例3

(1)清洗：选用涤棉混纺织物，将其放入丙酮溶液中，超声波洗涤30min，去除表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入50℃的烘箱中烘干。

(2)溅射：将预处理后的基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为100mm；采用水冷装置冷却基材；将反应室抽至本底真空，然后冲入体积分数为99.999％高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：首先溅射银靶，溅射功率为80W，溅射气压为1.2Pa，溅射时间为20min；接着溅射铜靶时，溅射功率为80W，溅射气压为1.2Pa，溅射时间为20min；最后溅射TiO₂靶，溅射功率为120W，溅射气压为2Pa，溅射时间为30min；溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，气体流量都为25mL／min。为使溅射出的粒子能均匀附着在基材上，样品架要以20r／min的速度旋转。薄膜厚度由膜厚仪监测控制，溅射前预设薄膜厚度，到达设定厚度后机器报警，关机，取出样品，最后，得到具有抗电磁辐射性能的纳米复合薄膜结构的面料。

实施例4

(1)清洗：选用涤棉混纺织物，将其放入丙酮溶液中，超声波洗涤40min，去除表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入45℃的烘箱中烘干。

(2)溅射：将预处理后的基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为80mm；采用水冷装置冷却基材；将反应室抽至本底真空，然后冲入体积分数为99.999％高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：首先溅射银靶，溅射功率为40W，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为30min；接着溅射铜靶时，溅射功率为60W，溅射气压为1Pa，溅射时间为30min；最后溅射TiO₂靶，溅射功率为100W，溅射气压为1.5Pa，溅射时间为40min；溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，气体流量都为20mL／min。为使溅射出的粒子能均匀附着在基材上，样品架要以20r／min的速度旋转。薄膜厚度由膜厚仪监测控制，溅射前预设薄膜厚度，到达设定厚度后机器报警，关机，取出样品，最后，得到具有抗电磁辐射性能的纳米复合薄膜结构的面料。

实施例5

(1)清洗：选用棉氨混纺织物，将其放入丙酮溶液中，超声波洗涤30min，去除表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入50℃的烘箱中烘干。

(2)溅射：将预处理后的基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为60mm；采用水冷装置冷却基材；将反应室抽至本底真空，然后冲入体积分数为99.999％高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：首先溅射银靶，溅射功率为80W，溅射气压为1.5Pa，溅射时间为10min；接着溅射铜靶时，溅射功率为80W，溅射气压为1.5Pa，溅射时间为10min；最后溅射TiO₂靶，溅射功率为150W，溅射气压为2.8Pa，溅射时间为20min溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，气体流量都为30mL／min。为使溅射出的粒子能均匀附着在基材上，样品架要以20r／min的速度旋转。薄膜厚度由膜厚仪监测控制，溅射前预设薄膜厚度，到达设定厚度后机器报警，关机，取出样品，最后，得到具有抗电磁辐射性能的纳米复合薄膜结构的面料。

Claims

1.一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法，其特征在于通过如下具体步骤制得：

(1)预处理：将织物基材放入丙酮溶液中，超声洗涤30～60min，去除织物表面的有机溶剂、灰尘等杂质，然后用去离子水反复冲洗后放入40～45℃的烘箱中烘干。

(2)溅射：将预处理后的织物基材放入溅射腔内的样品架上，靶材与织物基材的间距为40～100mm；为控制沉积基材的温度，避免由于高温而发生的基材变形，采用水冷装置冷却基材；为避免杂质颗粒落到基材表面，采用基材在上、靶材在下的结构，即由下向上的溅射方式；为保证溅射纳米薄膜的纯度，实验过程中先将反应室抽至本底真空，然后冲入高纯氩气作为溅射气体；具体溅射工艺参数如下：

1)分别采用银靶、铜靶和TiO₂靶作为靶材，采用间隔溅射制备复合薄膜，所述的靶材纯度为99.99％；

2)溅射工艺条件为：首先溅射银靶时，溅射功率为20～80W，溅射时间为10～30min；接着溅射铜靶时，溅射功率为60～120W，溅射时间为10～30min；最后溅射TiO₂靶时，溅射功率为60～150W，溅射时间为30～60min；溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，溅射气压为0.5～3Pa，气体流量为5～30mL／min。

所述的基材采用纯棉、涤棉混纺、棉氨混纺等织物面料。

2.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的靶材为银靶、铜靶与TiO₂靶。

3.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的银靶溅射功率为20～80W，溅射时间为10～30min;铜靶溅射功率为60～120W，溅射时间为10～30min；TiO₂靶溅射功率为60～150W，溅射时间为30～60min；溅射银靶、铜靶和TiO₂靶时，溅射气压为0.5～3Pa，气体流量为5～30mL／min。

4.根据权利要求1所述的一种抗电磁辐射新型纺织面料及其制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的基材采用纯棉、涤棉混纺、棉氨混纺等织物面料。