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《东华大学》 2008年
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ABS树脂化学镀镍磷及其超黑化的工艺研究

方君  
【摘要】: 黑色在流行色中被认为象征神秘和庄重。黑色是物体对全波段可见光有较高吸收率的结果,如果材料对可见光的吸收率高于99%,则被称为超黑材料。现有黑色材料主要有两大类:一类是通过化学物质的外层电子吸收可见光跃迁来形成黑色,如苯胺黑、蒽醌黑、铁黑等;另一类则是利用材料表面的多孔结构,对光进行多次反射和吸收,形成黑色,如炭黑。但是上述材料都不能达到超黑的效果。由于超黑材料具有对可见光的极高吸收率、所以有较高的应用价值和广阔的市场前景,因此研究制备超黑材料具有重要的现实意义。 本文主要研究在有机高分子物质ABS树脂表面构建超黑色效果的方法。通过化学镀镍磷和腐蚀黑化的方法,在ABS树脂表面形成了许多微观尺度的小孔结构,该结构可以对可见光进行多次的吸收作用,使ABS树脂表面对可见光吸收率达到99.5%以上,获得了超黑的效果。 通过对敏化剂浓度和活化剂浓度的研究表明,敏化剂浓度和活化剂浓度对ABS树脂化学镀镀覆性能有影响;通过敏化、活化的方法,可以在ABS树脂表面构建催化中心,使其表面具备化学镀镍磷的基本条件;实验表明只有经过一定浓度的敏化剂、活化剂的处理,才能获得良好的表面镀覆效果。 通过对化学镀镀液组成、工艺条件对化学镀镀速和镀层磷含量影响的研究表明,硫酸镍浓度、次磷酸钠浓度、镀液pH值、温度等会对化学镀镀速产生影响,其中温度是影响化学镀镀速的最大因素,温度越高,化学镀镀速越高。通过改变化学镀镀液组成可以得到不同磷含量的镀层:在酸性镀液中,Ni~(2+)/H_2PO~(2-)增大,镀层的磷含量降低;镀液pH值增大,镀层磷含量降低。 通过对腐蚀工艺、镀层磷含量与腐蚀后表面反射率及表面形貌结构关系的研究表明,硝酸浓度、腐蚀液温度、腐蚀时间等因素会对腐蚀后表面反射率产生影响,其中腐蚀时间对反射率的影响是:腐蚀表面的反射率先减小后增大,当镀层被腐蚀穿透后,表面反射率会急剧上升;镀层磷含量为5.2%~7.1%时得到的腐蚀后表面反射率要比磷含量为9.7%~12.9%时的更低。 采用SEM对腐蚀前、后镀层表面形貌进行研究,结果表明利用化学镀镍磷和化学腐蚀黑化的方法,能够得到一个布满微观尺度小孔结构的表面;通过表面元素分析可知,腐蚀后镀层表面的镍金属含量相对减少,表明镍金属比镍磷合金更易被腐蚀;由Datacolor650测色配色仪和cary500分光光度仪测得腐蚀黑化后表面的反射率可达到0.5%以下,远低于黑色涤纶织物以及黑色棉织物,具有超黑效果,从而达到制备超黑材料的目的。
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