王利君， 毛鵬麗

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018； 2. 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心， 浙江 杭州 310018)

電磁輻射是繼水、空氣、噪聲之后的第4種污染源。若人體長(zhǎng)期處于電磁輻射環(huán)境中，其機(jī)能會(huì)受到不同程度的損害。為減少對(duì)人體的危害，人們從20世紀(jì)60年代起陸續(xù)研發(fā)了各種服用防電磁輻射織物。至今，主要分為2類：第1類是采用混紡、交織等工藝將防電磁輻射纖維摻入紗線或織物中形成；第2類是通過(guò)貼金屬箔、導(dǎo)電涂層、化學(xué)鍍金屬層、真空噴鍍金屬層等方式在織物表面涂覆一層金屬化或非金屬化導(dǎo)電層形成。金屬類防電磁輻射織物主要依靠對(duì)電磁波的反射損耗達(dá)到屏蔽效果，而涂覆有導(dǎo)電高分子的非金屬化整理類織物則借助高聚物的特殊結(jié)構(gòu)吸收電磁波，使織物獲得更好的電磁屏蔽效能[1]。吸收屏蔽可避免反射電磁波帶來(lái)的二次環(huán)境污染。若將二者結(jié)合使用，不僅可提高電磁屏蔽效能[2]，避免金屬纖維混紡織物多層搭配使用由于電磁波諧振現(xiàn)象而導(dǎo)致的屏蔽效能降低的現(xiàn)象，還可利用高分子涂覆類防電磁輻射面料吸收透過(guò)服裝縫隙、孔洞等處的電磁波。

本征型導(dǎo)電聚合物聚吡咯無(wú)細(xì)胞毒性，具有良好的組織相容性和導(dǎo)電性，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、電磁屏蔽領(lǐng)域。吳堅(jiān)等[3]根據(jù)ISO 10993—1999《醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)》第5、10部分中的醫(yī)用材料生物學(xué)評(píng)價(jià)要求，對(duì)化學(xué)合成的聚吡咯粉末提出液進(jìn)行毒理學(xué)試驗(yàn)評(píng)估，結(jié)果表明聚吡咯無(wú)毒、無(wú)致熱原，不引起溶血和過(guò)敏，無(wú)致突變和刺激作用，具有良好的生物安全性。Lee等[2]在織物表面涂覆一層銀/聚吡咯混合物，得到織物的最大電磁屏蔽效能達(dá)80 dB。Pomposo等[4]用乙烯/乙酸乙烯酯共聚物與聚吡咯熔融共混制備黏著劑，該黏著劑具有良好的力學(xué)性能和電磁防護(hù)性能。Seong等[5]用聚吡咯包覆錦綸6纖維制備多層導(dǎo)電纖維，其最大屏蔽效能達(dá)40 dB。Hakansson等[6]以甲苯-2-磺酸為摻雜劑、氯化鐵為氧化劑，制備的聚吡咯/聚酯復(fù)合材料的屏蔽效能達(dá)80 dB。

本文選用聚吡咯制備高分子涂覆類防電磁輻射織物，探討工藝參數(shù)對(duì)織物電磁屏蔽效能及風(fēng)格的影響，獲得聚吡咯/棉復(fù)合織物的最適制備工藝參數(shù)；通過(guò)分析聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響因素，得到屏蔽效能預(yù)測(cè)模型。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

吡咯(C4H5N，CP)單體、對(duì)甲苯磺酸水合物(C7H8O3S·H2O，AR)、三氯化鐵(FeCl3·6H2O，AR)、乙醇(C2H5OH，AR)，均購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

FY800型織物防電磁輻射測(cè)試儀、KES織物風(fēng)格儀、YG(B)141D數(shù)字式織物厚度儀、Fluke289型數(shù)字萬(wàn)用表、電子天平、恒溫水浴鍋、電熱恒溫磁力攪拌器、恒溫烘箱、錐形瓶、100 mL量筒、1 mL膠頭滴管、移液槍、循環(huán)水真空泵。

1.2 聚吡咯/棉復(fù)合織物制備

以府綢為基布、FeCl3為氧化劑、對(duì)甲苯磺酸為摻雜劑，常溫下采用液相化學(xué)氧化法制備聚吡咯/棉復(fù)合織物，其制備工藝流程如圖1所示。

圖1 制備工藝流程Fig.1 Preparation process flow chart

1.3 織物性能測(cè)試

1.3.1電磁屏蔽效能測(cè)試

將試樣在溫度為(20±3)℃、相對(duì)濕度為(50±5)%的條件下調(diào)濕48 h，用織物防電磁輻射測(cè)試儀測(cè)量試樣的電磁屏蔽效能ES，采用掃屏測(cè)量方式，其測(cè)量頻率點(diǎn)在50～3 050 MHz范圍內(nèi)間隔100 MHz的31個(gè)頻率點(diǎn)和915 MHz。

GB/T 23463—2009《防護(hù)服裝 微波輻射防護(hù)服》規(guī)定915 MHz和2 450 MHz下的屏蔽效能最小值是微波輻射防護(hù)服評(píng)價(jià)防護(hù)性能的標(biāo)稱值，這2個(gè)頻率點(diǎn)也是生活中接觸最多的頻段覆蓋點(diǎn)，因此，本文以頻率f為915 MHz和2 450 MHz條件下的電磁屏蔽效能值為依據(jù)，分析聚吡咯/棉復(fù)合織物的制備工藝及影響因素。

1.3.2風(fēng)格測(cè)試

采用KES織物風(fēng)格儀對(duì)聚吡咯處理前后織物的各項(xiàng)物理力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，按下式計(jì)算織物基本風(fēng)格HV值[7]，探究其風(fēng)格的變化。

1.3.3厚度測(cè)試

用數(shù)字式織物厚度儀測(cè)試織物厚度t。

1.3.4電導(dǎo)率測(cè)試

用導(dǎo)電膠在5 cm×5 cm正方形試樣的平行兩邊貼上長(zhǎng)為5 cm、寬為0.5 cm的銅片，用數(shù)字萬(wàn)用表夾住銅片兩端，讀取織物的方塊電阻R′，通過(guò)下式計(jì)算織物的電導(dǎo)率：

σ=1/(R′×t)

1.3.5孔洞面積比測(cè)試

為模擬扣眼等服裝孔洞結(jié)構(gòu)，在織物表面開(kāi)圓形孔，半徑為1～20 mm、間隔1 mm取值，面積記為S；試樣接受電磁輻射區(qū)域?yàn)榘霃綖? cm的圓形，面積記為A，得到孔洞面積比S/A。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響織物電磁屏蔽效能的工藝參數(shù)

影響聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的工藝參數(shù)有浸漬時(shí)間、氧化聚合時(shí)間、氧化劑與吡咯單體的量比、單體濃度、摻雜劑濃度[8]。兼顧氧化聚合反應(yīng)的充分性和避免過(guò)氧化，本文設(shè)置了如下工藝參數(shù)點(diǎn)：0.5～3 h范圍內(nèi)的6個(gè)浸漬時(shí)間點(diǎn)、6個(gè)氧化聚合時(shí)間點(diǎn)；3∶10、2∶5、1∶2、1∶1、2∶1、5∶2這6個(gè)氧化劑與吡咯單體的量比；0.025～0.30 mol/L范圍內(nèi)的7個(gè)單體濃度值；0.025～0.20 mol/L范圍內(nèi)的7個(gè)摻雜劑濃度值。

2.1.1浸漬時(shí)間

采用液相原位聚合法制備聚吡咯/棉復(fù)合織物，先將棉織物浸漬在吡咯單體水溶液中，一定時(shí)間后織物吸附一定量的單體，再以一定的速度添加氧化劑，從而引發(fā)單體聚合。圖2示出浸漬時(shí)間對(duì)聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響?？芍?，隨著浸漬時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合織物電磁屏蔽效能先增強(qiáng)再逐漸降低并趨于穩(wěn)定，在1 h左右時(shí)達(dá)到最好。這是由于溶液與纖維內(nèi)部的吡咯單體濃度差致使吡咯單體通過(guò)吸附和溶脹逐漸進(jìn)入到纖維內(nèi)部，并在1 h左右時(shí)接近飽和。此外，浸漬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起溶液中過(guò)多的吡咯單體發(fā)生聚合反應(yīng)，而聚吡咯與棉纖維結(jié)合不牢固，在后續(xù)的洗滌工藝中易脫落，引起電磁屏蔽效能降低。故選擇1 h作為最適浸漬時(shí)間。

圖2 浸漬時(shí)間對(duì)織物電磁屏蔽效能的影響Fig.2 Influence of immersion time on EMSE of fabrics

2.1.2氧化聚合時(shí)間

固定其他工藝參數(shù)，研究氧化聚合時(shí)間對(duì)聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響，結(jié)果如圖3所示?？芍?，隨著氧化聚合時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合織物的電磁屏蔽效能先持續(xù)增強(qiáng)再逐漸降低，在1.5 h左右時(shí)為最大。這是因?yàn)檫量┑难趸酆戏磻?yīng)和氧化劑、摻雜劑在纖維內(nèi)的滲透都需要一定的時(shí)間，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，滲入纖維的氧化劑與纖維內(nèi)部的吡咯單體不斷反應(yīng)，生成聚合物的含量不斷增加，使得電磁屏蔽效能不斷增強(qiáng)，在1.5 h左右時(shí)，吸附于織物上的單體聚合與摻雜較完全，得到的高分子聚合物共軛鏈較長(zhǎng)、鏈缺陷較少，故電磁屏蔽效能最大；隨著反應(yīng)時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，纖維表面沉淀了較多的聚吡咯，且鏈轉(zhuǎn)移、吡咯環(huán)局部過(guò)氧化等不良情況使得鏈的有序性和共軛度下降[8]，導(dǎo)致電磁屏蔽效能不斷降低。故選擇1.5 h作為最適氧化聚合時(shí)間。

圖3 氧化聚合時(shí)間對(duì)織物電磁屏蔽效能的影響Fig.3 Influence of redox time on EMSE of fabrics

2.1.3氧化劑與吡咯單體的量比

氧化劑FeCl3含有陽(yáng)離子Fe3+和陰離子Cl-，在反應(yīng)體系中具有離子導(dǎo)電、摻雜、氧化等多重作用[8]。固定其他工藝參數(shù)，研究氧化劑與吡咯單體的量比對(duì)聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 氧化劑與吡咯單體的量比對(duì)屏蔽效能的影響Fig.4 Influence of n(FeCl3)∶n(C4H5N) on EMSE of fabrics

由圖4可見(jiàn)，溶液中吡咯單體相對(duì)濃度的降低使復(fù)合織物的電磁屏蔽效能先增強(qiáng)后降低。當(dāng)氧化劑與吡咯單體的量比小于1∶2時(shí)，隨著溶液中Fe3+濃度的不斷增加，由于濃度差造成進(jìn)入織物的Fe3+含量增加，氧化聚合反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，聚合物共軛性不斷增大，電磁屏蔽效能也隨之增強(qiáng)。與此同時(shí)，作為P-型摻雜劑的FeCl3從吡咯大分子鏈中拉出π電子，形成可動(dòng)載流子，從能級(jí)角度看，F(xiàn)eCl3從價(jià)帶上除去電子，改變?chǔ)须娮幽芗?jí)，減小載流子遷移的阻力，提高導(dǎo)電能力，增大電磁屏蔽效能，而當(dāng)二者量比大于1∶2時(shí)，氧化劑濃度相對(duì)較高，造成體系的氧化電勢(shì)升高，使得聚吡咯極易被過(guò)氧化，破壞了分子鏈中載流子遷移的通路，導(dǎo)電性能下降，電磁屏蔽效能減小[9]。故選擇1∶2為氧化劑與吡咯單體的最適量比。

2.1.4單體濃度

固定其他工藝參數(shù)，研究吡咯單體濃度對(duì)聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響，結(jié)果如圖5所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，織物電磁屏蔽效能隨著吡咯單體濃度的增加而增強(qiáng)，在單體濃度為0.20 mol/L左右時(shí)達(dá)到最大，隨后逐漸下降。當(dāng)單體濃度較小時(shí)，隨著濃度的增加，氧化聚合反應(yīng)不斷進(jìn)行，所生成的聚合物共軛性不斷增大，導(dǎo)電性能和電磁屏蔽效能隨之增強(qiáng)；當(dāng)單體濃度超過(guò)0.20 mol/L時(shí)，溶液中的吡咯單體發(fā)生聚合，產(chǎn)生大量的沉淀物，且沉積在織物表面，但與織物的結(jié)合牢度差，在后續(xù)的洗滌工藝中易脫落，造成屏蔽效能減小。故選擇0.20 mol/L為最適單體濃度。

圖5 單體濃度對(duì)織物電磁屏蔽效能的影響Fig.5 Effect of monomer concentration on EMSE of fabrics

2.1.5摻雜劑濃度

固定其他工藝參數(shù)，研究摻雜劑濃度對(duì)聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響，結(jié)果如圖6所示。由圖可知，隨著摻雜劑濃度的增加，織物的電磁屏蔽效能先增強(qiáng)后降低，在0.10 mol/L左右時(shí)達(dá)到最大。開(kāi)始階段溶液的酸濃度偏低，pH值偏高，影響鏈增長(zhǎng)，聚吡咯產(chǎn)率較低，電磁屏蔽效能較差；隨著酸濃度的持續(xù)增大，當(dāng)反應(yīng)體系中的pH值達(dá)到要求時(shí)，生成的聚吡咯高分子結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生顯著變化，分子共軛性增強(qiáng)，電磁屏蔽效能增強(qiáng)，在0.10 mol/L左右時(shí)達(dá)到最大；酸濃度繼續(xù)增大，溶液的pH值偏低，容易生成吡咯的低聚物，導(dǎo)電能力差，電磁屏蔽效能降低。同時(shí)摻雜劑濃度過(guò)剩，會(huì)形成過(guò)多的有結(jié)構(gòu)缺陷的摻雜結(jié)構(gòu)，從而使電導(dǎo)率降低，電磁屏蔽效能降低[10]。

圖6 摻雜劑濃度對(duì)織物電磁屏蔽效能的影響Fig.6 Influence of dopant concentration on EMSE of fabrics

綜上可見(jiàn)，聚吡咯/棉復(fù)合織物的最佳制備工藝參數(shù)為：浸漬時(shí)間1 h，氧化聚合時(shí)間1.5 h，氧化劑與單體的量比1∶2，單體濃度0.20 mol/L，摻雜劑濃度0.10 mol/L。

2.2 聚吡咯/棉復(fù)合織物的風(fēng)格評(píng)價(jià)

測(cè)試最適工藝參數(shù)下制備的聚吡咯/棉復(fù)合織物的風(fēng)格，獲得16項(xiàng)物理指標(biāo)，結(jié)合棉府綢的特點(diǎn)與用途，以女士輕薄型外衣面料為標(biāo)準(zhǔn)[7]，計(jì)算聚吡咯處理前后織物的基本風(fēng)格，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 聚吡咯處理前后織物的基本風(fēng)格Tab.1 Style of fabric before and after deposition

由表1可知，經(jīng)聚吡咯處理后織物的硬挺度、平展度顯著提高，柔順度顯著降低，而豐滿度、滑爽度、絲鳴感均略有降低。這是因?yàn)?，處理后的織物表面沉積了一層聚吡咯膜，造成織物的硬挺度和平展度增大、柔順度下降。測(cè)試結(jié)果也同樣表明，處理后織物的彎曲剛度、彎曲滯后量、剪切剛度、剪切滯后量均變大，織物彎曲變形和剪切變形后的恢復(fù)能力降低。此外，由于基布表面的凹凸性和表面沉積膜的不均勻性，導(dǎo)致經(jīng)聚吡咯處理后的織物表面粗糙度略有上升，光滑度、絲鳴感略有減弱，但織物仍適合于女士輕薄外衣的制作。

2.3 聚吡咯/棉織物電磁屏蔽效能影響因素

根據(jù)電磁屏蔽理論，織物對(duì)電磁波的屏蔽由反射衰減、吸收衰減和內(nèi)部多次反射衰減組成，其中，吸收衰減與織物的電導(dǎo)率和結(jié)構(gòu)有關(guān)[11]?？紤]到服裝結(jié)構(gòu)中的孔洞、縫隙等嚴(yán)重降低屏蔽效能[12]，本文借助不同工藝參數(shù)下制得的聚吡咯/棉復(fù)合織物，分析織物電導(dǎo)率、厚度、電磁波頻率、織物表面孔洞面積比對(duì)聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的影響，以探討吸波主導(dǎo)型織物屏蔽效能的影響機(jī)制。

2.3.1電導(dǎo)率

圖7示出電導(dǎo)率與915、2 450 MHz頻率下的聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能之間的關(guān)系?？梢钥闯?，電磁屏蔽效能隨著織物電導(dǎo)率的增大而增強(qiáng)。這是因?yàn)榫圻量┦且环N電阻型吸波劑，主要通過(guò)介質(zhì)的電子極化或界面極化衰減吸收電磁波?？椢镫妼?dǎo)率越大，其電阻越小，由載流子引起的宏觀電流則越大，電磁波能量衰減越顯著[13]，電磁屏蔽效能越大。

圖7 織物電導(dǎo)率與電磁屏蔽效能的關(guān)系Fig.7 Relationship between conductivity and EMSE

對(duì)50～3 050 MHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能與織物電導(dǎo)率σ作曲線回歸分析，得到的曲線模型為

式中：a為常數(shù)項(xiàng)，b、c表示回歸系數(shù)。擬合結(jié)果表明，P值>F=0，接受模型，且擬合優(yōu)度R2在0.98左右，擬合效果很好。

2.3.2織物厚度

圖8示出厚度與915、2 450 MHz頻率下的聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能之間的關(guān)系。隨著織物厚度的增加，電磁屏蔽效能逐漸增強(qiáng)。這是因?yàn)榫圻量?棉復(fù)合織物的電磁屏蔽效能取決于織物表面與內(nèi)部的聚吡咯。當(dāng)織物厚度較小時(shí)，聚吡咯膜層的連續(xù)性和均勻性較差，還沒(méi)有完全形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使其導(dǎo)電能力較低、電磁屏蔽效能較小；隨著織物厚度逐漸增大，聚吡咯呈現(xiàn)立體分布，容易形成互傳整體的并聯(lián)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，電阻顯著減小，導(dǎo)電能力和電磁屏蔽效能隨之增強(qiáng)[14]。

圖8 織物厚度與電磁屏蔽效能的關(guān)系Fig.8 Relationship between thickness and EMSE

對(duì)50～3 050 MHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能與織物厚度t作曲線回歸分析，得到的曲線模型為

ES=at+b

擬合結(jié)果表明，P值>F=0，接受模型，且擬合優(yōu)度R2在0.95左右，擬合效果很好。

2.3.3電磁波頻率

圖9示出最適工藝參數(shù)下制備的聚吡咯/棉復(fù)合織物在不同電磁波頻率下的電磁屏蔽效能圖?？芍?，隨著電磁波頻率的增加，聚吡咯/棉復(fù)合織物的電磁屏蔽效能總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。首先，電磁波頻率越高，波長(zhǎng)越短，能量越高，穿透屏蔽物的能力越大，造成高頻時(shí)屏蔽效能降低的現(xiàn)象。再者，電子導(dǎo)電型高分子聚吡咯的載流子為自由電子，依靠線性共軛n電子體系，在電場(chǎng)作用下利用離域性強(qiáng)的電子遷移導(dǎo)電，從而在交變電磁場(chǎng)中形成感生渦流，并通過(guò)介質(zhì)電阻發(fā)熱產(chǎn)生損耗，達(dá)到電磁波吸收衰減。經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)表明，諧振子是吸收、發(fā)射微波的基本單元。當(dāng)外來(lái)電磁波的頻率接近諧振子的固有頻率時(shí)，諧振子對(duì)外來(lái)輻射產(chǎn)生共振吸收，使渦流損耗增大。

圖9 電磁波頻率與織物電磁屏蔽效能的關(guān)系Fig.9 Relationship between frequency and EMSE

對(duì)50～3 050 MHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能與電磁波頻率f作曲線回歸分析，得到的曲線模型為

擬合結(jié)果表明，P值>F=0，接受模型，且擬合優(yōu)度R2在0.90左右，擬合效果很好。

2.3.4孔洞面積比

圖10示出最適工藝參數(shù)下制備的聚吡咯/棉復(fù)合織物在不同孔洞面積比時(shí)的電磁屏蔽效能?？芍椢镫姶牌帘涡茈S著孔洞面積的增大而急劇下降，當(dāng)孔洞面積比為45%時(shí)，電磁屏蔽效能接近于0，織物不再具備電磁防護(hù)能力。完整封閉的屏蔽體能阻擋各種方向和來(lái)源的電磁波，但當(dāng)織物上出現(xiàn)孔洞，屏蔽體不再完整時(shí)，電磁波泄露導(dǎo)致屏蔽效能減??；當(dāng)孔洞尺寸大于電磁波波長(zhǎng)時(shí)，電磁波泄露更嚴(yán)重[15]。

圖10 孔洞面積比與織物電磁屏蔽效能的關(guān)系Fig.10 Relationship between hole area fraction and EMSE

隨著孔洞的增大，不同電磁波頻率下的電磁屏蔽效能衰減絕對(duì)值與無(wú)孔洞織物的初始電磁屏蔽效能有關(guān)，因此，對(duì)50～3 050 MHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能衰減百分比與孔洞面積比作曲線回歸分析，得到的曲線模型為

式中：a、c為常數(shù)項(xiàng)，b為回歸系數(shù)。擬合結(jié)果表明，P值>F=0，接受模型，且擬合優(yōu)度R2大于0.96，擬合效果很好。

2.4 織物屏蔽效能預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

利用Stepwise構(gòu)建聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的預(yù)測(cè)模型，并檢驗(yàn)其穩(wěn)定性與可預(yù)測(cè)性。

2.4.1聚吡咯/棉復(fù)合織物屏蔽效能預(yù)測(cè)模型

根據(jù)2.3節(jié)中單因素分析結(jié)果，得到聚吡咯/棉復(fù)合織物屏蔽效能的初步模型

用Stepwise建立多元線性回歸方程，轉(zhuǎn)換變量(電磁波頻率f、電導(dǎo)率σ、織物厚度t)后為

y=β0+β1x1+β2x2+β3x3+ε

選擇樣本容量為78來(lái)建立多元線性回歸方程，符合樣本容量是分析自變量數(shù)目的5～10倍以上的統(tǒng)計(jì)要求，用P值設(shè)置選入(P≤0.05)和剔除(P≥0.10)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果表明x1、x2、x3均對(duì)y影響顯著。比較x1、x2、x3的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)絕對(duì)值，即x1=1.148>x3=0.285>x2=0.216，可見(jiàn)電磁波頻率對(duì)電磁屏蔽效能的影響最為顯著，預(yù)測(cè)模型為

y=161.602-19.251x1+10.139x2+0.044x3

模型的R2為0.950，隨機(jī)誤差近似正態(tài)分布，表明模型可接受，且擬合效果良好。

將變量代入得

為檢測(cè)模型的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，選取另一組試樣重新擬合，樣本容量也為78。原數(shù)據(jù)擬合模型與新數(shù)據(jù)擬合模型各項(xiàng)參數(shù)的對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表2，可發(fā)現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)都基本相近，模型具有良好的穩(wěn)定性。利用原數(shù)據(jù)擬合模型預(yù)測(cè)新樣本，對(duì)結(jié)果進(jìn)行距離和預(yù)測(cè)性分析，結(jié)果表明：預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相似性系數(shù)達(dá)到0.975，預(yù)測(cè)性系數(shù)[16]為1.011 41，說(shuō)明模型具有良好的預(yù)測(cè)性。

表2 原模型與新模型參數(shù)比較Tab.2 Comparison of parameters of original/new model

2.4.2孔洞對(duì)織物屏蔽效能衰減的回歸模型

利用2.3.4節(jié)中得到的孔洞面積比模型，選擇孔洞面積比分別為1.78%、4%、7.11%、11.11%、16%、21.78%、28.44%的1組試樣進(jìn)行非線性擬合，樣本容量為672，得到：

如果ES<0, 則拒絕模型；ES=0，真實(shí)；ES值等于該值。

同理，選取樣本容量相同的另一組試樣重新擬合，以檢測(cè)模型的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。比較2個(gè)擬合模型參數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表3，各項(xiàng)參數(shù)均相近，模型具有良好的穩(wěn)定性。其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相似性系數(shù)達(dá)到0.943，預(yù)測(cè)性系數(shù)[16]為0.984 35，說(shuō)明模型具有良好的預(yù)測(cè)性。

表3 擬合模型參數(shù)比較Tab.3 Comparison of parameters of models

2.4.3表面具有孔洞的織物屏蔽效能預(yù)測(cè)模型

由2.4.1和2.4.2節(jié)可得表面具有孔洞的聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的回歸方程：

(12)

同理對(duì)模型的預(yù)測(cè)性進(jìn)行驗(yàn)證，其預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相似性系數(shù)為0.978，預(yù)測(cè)性系數(shù)[16]為0.931 0，說(shuō)明模型具有良好的預(yù)測(cè)性。

3 結(jié) 論

1)采用液相化學(xué)氧化法制備聚吡咯/棉復(fù)合織物，通過(guò)評(píng)價(jià)織物電磁屏蔽效能和吡咯處理后的織物風(fēng)格，得到最適工藝參數(shù)：浸漬時(shí)間為1 h，氧化聚合時(shí)間為1.5 h，氧化劑與單體的量比為1∶2，單體濃度為0.20 mol/L，摻雜劑濃度0.10 mol/L。

2)聚吡咯/棉復(fù)合織物的電磁屏蔽效能隨著織物電導(dǎo)率的增加而增強(qiáng)；隨著織物厚度的增加而增強(qiáng)；隨著電磁波頻率的增加而減小。孔洞面積為織物總面積的45%時(shí)，織物基本不具備防電磁輻射能力。

3)構(gòu)建了聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的預(yù)測(cè)模型和表面具有孔洞的聚吡咯/棉復(fù)合織物電磁屏蔽效能的回歸模型，2個(gè)模型具有良好的預(yù)測(cè)值。