CN101215779A - 一种高性能导电纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能导电纤维的制备方法，包括如下步骤：1)预处理，洗除纤维表面杂质；2)粗化，采用粗化剂对纤维进行浸泡处理，对纤维表面结构进行改性，使其表面粗糙并利于吸附金属离子；3)敏化，用氯化亚锡或者氯化镉溶液对纤维进行浸泡处理，使纤维表面吸附一层锡离子或镉离子，从而形成一层金属催化层；4)化学镀银：5)固化，用草酸溶液浸泡后烘干后即得成品。本发明简单易操作，相比传统电镀对环境的污染很小，耗能少，并且比真空溅射法更易工业化生产。采用本发明制得导电纤维导电性能良好，比表面积电阻达到2～10欧姆，且保留了原有纤维的特性，手感柔软，可在多种纺织物中得到应用。

Description

一种高性能导电纤维的制备方法

技术领域

本发明提供一种高性能导电纤维的制备方法，该方法通过在普通纤维表面镀覆金属导电薄层从而使纤维具有抗静电和防辐射功能。

背景技术

随着社会生产力的不断提高和科技水平的飞速发展，城市的现代化和工业化的进程也越来越快，由此带来的环境污染问题也日渐突出，电器化时代的到来，使电磁辐射污染逐渐成为水污染，空气污染，噪声污染之后又一污染源。危机与机遇并存，在电子产品的普及之后，各种抗电磁屏蔽的产品也相应诞生。而作为与人们日常生活最密切的穿着衣物，自然成为研究的首要对象，于是各种具有抗电磁屏蔽性能的导电纤维不断出现。目前导电性能最好的金属导电纤维，其制备方法主要有以下几种。1)传统的电镀方法：这种方法需要耗费很大的电力资源，并且含氰电镀对环境的污染很严重；2、无氰电镀法：这种方法深镀能力和均镀能力都有待提高；3)真空溅射镀膜法：这种方法需要比较精密的实验仪器，不利于大型工业化生产的普及，且真空镀膜后还需要经过电镀步骤。申请人认为，上述三种方法均不是最理想的纤维镀金属方法。

发明内容

本发明要解决的就是现有的金属导电纤维的制备方法所存在的上述缺陷，提供了一种新的金属覆盖导电纤维的制备方法。

本发明是通过对基体纤维(指涤纶纤维、尼龙纤维和丙纶纤维)洗涤去除灰尘油污等杂质，粗化使表面改性并增加表面附着力，敏化使纤维表层产生催化作用的金属薄层利于后续反应，然后利用化学镀方法在纤维表面镀覆金属银，最后涂覆保护层而得到高导电性的导电纤维，具体技术方案如下：

第一步：预处理，洗除纤维表面杂质；

第二步：粗化，采用粗化剂对纤维进行浸泡处理，对纤维表面结构进行改性，使其表面粗糙并利于吸附金属离子；

第三步：敏化，用氯化亚锡或者氯化镉溶液对纤维进行浸泡处理，使纤维表面吸附一层锡离子或镉离子，从而形成一层金属催化层；

第四步：化学镀银：

方法一：

1)用下列物质和去离子水配制反应液，每升反应液中各物质的含量为：

硝酸银：      1～15g/L

乙二胺：      10～50mL/L

氢氧化钠      0.2～3g/L

酒石酸钾钠：  10～40g/L

2)调节反应液的pH值到10.5～11，将纤维浸入反应液中，常温下搅拌反应90～120分钟，得到表面镀覆有银的导电纤维。

方法二：

2)用下列物质和去离子水配制反应液，每升反应液中各物质的含量为：

硝酸银：      1～15g/L

氨水：        3～50mL/L

氢氧化钠：    1～20g/L

酒石酸：      2～18g/L

无水乙醇：    0～200mL/L

葡萄糖：      2～20g/L

3)调节反应液的pH值10～11，将纤维浸入反应液中，保持温度在5～15℃左右搅拌反应40～90分钟，得到表面镀覆有银的导电纤维。

第五步：固化：用草酸溶液浸泡后烘干后即得成品。

步骤1采用市售普通洗涤剂即可和无水乙醇1∶2～1∶10克/毫升的比例形成的混合洗涤液或1～5g/L氢氧化钠溶液对纤维进行预处理。

步骤2所述的粗化剂是分析纯的1，2-二氯乙烷，二甲苯，浸泡处理的时间为10～20分钟。

步骤3采用的是体积浓度为1～5g/L的氯化亚锡或者体积浓度为2～6g/L的氯化镉溶液，敏化的时间为5～20分钟。

步骤4)采用去离子水来配制反应液，采用分析纯氨水来调节反应液的pH值。

步骤5)所述草酸溶液的浓度为2～5g/L，烘干是在150℃下加热2～10分钟后自然干燥。

本发明简单易操作，相比传统电镀对环境的污染很小，耗能少，并且比真空溅射法更易工业化生产。采用本发明制得导电纤维导电性能良好，比表面积电阻达到2～10欧姆，且保留了原有纤维的特性，手感柔软，可在多种纺织物中得到应用。

具体实施方式

下面以具体实例对本发明做进一步阐述，仅用于说明，并不限制发明的范围。

实施例1：

本实施例采用涤纶作基体纤维

第一步，预处理，用市售白猫牌洗涤剂和无水乙醇按1∶4(质量/体积)混合的溶液对纤维进行浸泡处理，浸泡时间一般为10到20分钟，视纤维干净程度而定以去除表面污渍和其他杂质。

第二步，粗化，使用1，2-二氯乙烷浸泡纤维20分钟，对其进行表面处理，使其表面积增大并且结构变得粗糙。

第三步，敏化，用2g/L的二氯化锡溶液对纤维进行浸泡处理20分钟，使表面形成很薄的金属催化层。

第四步，化学镀银

将硝酸银、乙二胺、氢氧化钠和去离子水混合后配制成水溶液，反应前再加入酒石酸钾钠溶液，配制成镀银反应液，每升反应液中上述各物质的含量为：

硝酸银       3g/L

乙二胺       15mL/L

氢氧化钠     0.5g/L

酒石酸钾钠   20g/L

用氨水调节pH到10，将纤维浸入反应液中，常温下搅拌反应100分钟至银完全析出，得到表面镀覆有银的导电纤维；

第五步，固化，用体积浓度为2g/L草酸溶液浸泡纤维10分钟，在150℃下烘干2～10分钟后自然干燥，即制得成品。

测试表明，这种导电纤维导电性能良好，比表面积电阻达到0.5～8欧姆，且保留了原有纤维的特性，手感柔软，颜色为银白色，可在多种纺织物中得到应用。

实施例2：

本实施例采用尼龙作基体纤维

第一步，预处理，用1g/L的氢氧化钠溶液对纤维进行浸泡处理，浸泡时间为10分钟，以去除表面污渍和其他杂质。

第二步，粗化，使用二甲苯浸泡纤维10分钟，对其进行表面处理，使其表面积增大并且结构变得粗糙。

第三步，敏化，用5g/L的氯化镉溶液对纤维进行浸泡处理，浸泡时间为20分钟，使表面形成很薄的金属催化层。

第四步，化学镀银

将硝酸银、氨水、氢氧化钠和去离子水混合后配制成水溶液，反应前再力加入配制好的酒石酸、葡萄糖、无水乙醇混合的水溶液，配制成镀银反应液，每升反应液中上述各物质的含量为：

硝酸银      3g/L

氨水        10mL/L

氢氧化钠    3g/L

酒石酸      4g/L

葡萄糖      2g/L

无水乙醇    100ml/L

用氨水调节pH到11，将纤维浸入反应液中，10℃搅拌反应60分钟至银完全析出，得到表面镀覆有银的导电纤维；

第五步，固化，用体积浓度为2g/L草酸溶液浸泡纤维10～20分钟，在150℃下烘干2～10分钟后自然干燥，即制得成品。

测试表明，这种导电纤维导电性能良好，比表面积电阻达到2～8欧姆，且保留了原有纤维的特性，手感柔软，颜色为银白色，可在多种纺织物中得到应用。

实施例3：

本实施例采用高弹尼龙作基体纤维

第一步，预处理，用市售白猫牌洗涤剂和无水乙醇按1∶2(质量/体积)混合的溶液对纤维进行浸泡处理，浸泡时间一般为10到20分钟，视纤维干净程度而定以去除表面污渍和其他杂质。

第二步，粗化，使用1，2-二氯乙烷浸泡纤维15分钟，对其进行表面处理，使其表面积增大并且结构变得粗糙。

第三步，敏化，用1.8g/L的二氯化锡溶液对纤维进行浸泡处理15分钟，使表面形成很薄的金属催化层。

第四步，化学镀银

将硝酸银、乙二胺、氢氧化钠和去离子水混合后配制成水溶液，反应前再加入酒石酸钾钠溶液，配制成镀银反应液，每升反应液中上述各物质的含量为：

硝酸银        5g/L

乙二胺        28mL/L

氢氧化钠      1g/L

酒石酸钾钠    30g/L

用氨水调节pH到10.5，将纤维浸入反应液中，常温下搅拌反应150分钟至银完全析出，得到表面镀覆有银的导电纤维；

第五步，固化，用体积浓度为3g/L草酸溶液浸泡纤维20分钟，在150℃下烘干2～10分钟后自然干燥，即制得成品。

测试表明，这种导电纤维导电性能良好，比表面积电阻在1到10欧姆，且保留了原有纤维的高弹特性，手感柔软，颜色为银灰白色，可在多种纺织物中得到应用。

实施例4：

本实施例采用改性丙纶作基体纤维

第一步，预处理，用2.5g/L的氢氧化钠溶液对纤维进行浸泡处理，浸泡时间为20分钟，以去除表面污渍和其他杂质。

第二步，粗化，使用二甲苯浸泡纤维20分钟，对其进行表面处理，使其表面积增大并且结构变得粗糙。

第三步，敏化，用3g/L的二氯化锡溶液对纤维进行浸泡处理，浸泡时间为20分钟，使表面形成很薄的金属催化层。

第四步，化学镀银

将硝酸银、氨水、氢氧化钠和去离子水混合后配制成水溶液，反应前再加入配制好的酒石酸、葡萄糖、无水乙醇混合的水溶液，配制成镀银反应液，每升反应液中上述各物质的含量为：

硝酸银      6g/L

氨水        25mL/L

氢氧化钠    5g/L

酒石酸      5g/L

葡萄糖      3g/L

无水乙醇    20ml/L

用氨水调节pH到11，将纤维浸入反应液中，10℃搅拌反应100分钟至银完全析出，得到表面镀覆有银的导电纤维；

第五步，固化，用体积浓度为2g/L草酸溶液浸泡纤维20分钟，在150℃下烘干2～10分钟后自然干燥，即制得成品。

这种方法制备的导电丙纶银纤维外观基本保留了银的亮白色，且导电性接近纯金属，可达到0.5～5欧姆，可在一些特定军工场合得到应用。

Claims (7)

1.一种高性能导电纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：预处理，洗除纤维表面杂质；

第二步：粗化，采用粗化剂对纤维进行浸泡处理，对纤维表面结构进行改性，使其表面粗糙并利于吸附金属离子；

第三步：敏化，用氯化亚锡或者氯化镉溶液对纤维进行浸泡处理，使纤维表面吸附一层锡离子或镉离子，从而形成一层金属催化层；

第四步：化学镀银：

方法一：

1)用下列物质和去离子水配制反应液，每升反应液中各物质的含量为：

硝酸银：       1～15g/L

乙二胺：       10～50mL/L

氢氧化钠       0.2～3g/L

酒石酸钾钠：   10～40g/L

2)调节反应液的pH值到10.5～11，将纤维浸入反应液中，常温下搅拌反应90～120分钟，得到表面镀覆有银的导电纤维；

方法二：

1)用下列物质和去离子水配制反应液，每升反应液中各物质的含量为：

硝酸银：    1～15g/L

氨水：      3～50mL/L

氢氧化钠：  1～20g/L

酒石酸：    2～18g/L

无水乙醇：  0～200mL/L

葡萄糖：    2～20g/L

2)调节反应液的pH值10～11，将纤维浸入反应液中，保持温度在5～15℃左右搅拌反应40～90分钟，得到表面镀覆有银的导电纤维；

第五步：固化，用草酸溶液浸泡后烘干后即得成品。

2.如权利要求1所述高性能导电纤维的制备方法，其特征在于步骤1采用市售普通洗涤剂和无水乙醇按照1∶2～1∶10克/毫升的比例形成的混合洗涤液或1～5g/L氢氧化钠溶液对纤维进行预处理。

3.如权利要求1所述高性能导电纤维的制备方法，其特征在于步骤2所述的粗化剂是1，2-二氯乙烷或二甲苯，浸泡处理的时间为10～20分钟。

4.如权利要求1所述高性能导电纤维的制备方法，其特征在于步骤3采用的是体积浓度为1～5g/L的氯化亚锡或者体积浓度为2～6g/L的氯化镉溶液，敏化的时间为5～20分钟。

5.如权利要求1所述高性能导电纤维的制备方法，其特征在于步骤4采用氨水来调节反应液的pH值。

6.如权利要求1所述高性能导电纤维的制备方法，其特征在于步骤5所述草酸溶液的体积浓度为2～5g/L，浸泡时间为10～20分钟，烘干是在150℃下加热2～10分钟后自然干燥。

7.如权利要求1所述高性能导电纤维的制备方法，其特征在于所述纤维为涤纶、尼龙或者丙纶。