CN101586310A - 一种导电纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种导电纤维及其制备方法,其特征是:纤维采用连续行进方式进行化学镀铜再电镀银,即纤维整齐地排列卷绕成轴,然后丝条退解依次通过活化、化学镀、电镀等各工序制成银包铜导电纤维;本发明是对化纤长丝采用连续行进方式进行化学镀铜再电镀银,在保证纤维导电性能的前提下大幅度降低生产成本,提高生产效率。

Description

一种导电纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及是一种在化纤表面连续化镀覆铜和银的方法,属于低电阻导电纤维的制备技术。
背景技术
表面镀银的化纤具有优良的导电性和抗菌性,已经被应用于抗菌、导电等功能性纺织面料的生产。但银属于贵金属,因此镀银纤维的价格昂贵。目前,化纤镀银的方法大多采用化学镀银的方法,生产方式采用间歇性的加工方式,生产成本高,效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种在保证导电性的前提下有效地降低成本,并提高生产效率的导电纤维的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的,所述的导电纤维及其制备方法,它是将纤维采用连续行进方式进行化学镀铜再电镀银,即纤维整齐地排列卷绕成轴,然后丝条退解依次通过活化、化学镀、电镀等工序制成银包铜导电纤维。
本发明所述的制备方法包括如下具体步骤:
第一步、选择聚酯或聚酰胺或腈纶或维纶长丝,用清洗剂溶液清洗除去油剂和污物;
第二步、化纤长丝排列整齐卷绕成轴;
第三步、化纤长丝活化,采用浸轧活化液的方式在化纤长丝表面形成一层含贵金属的树脂层,活化液为含有金属银或钯的纳米颗粒、聚乙烯醇或聚吡咯烷酮、聚氨酯或聚丙烯酸酯、表面活性剂的分散体系,活化液含固量为1~10%,活化液温度为10~60℃,轧余率40~120%,用烘箱干燥,干燥温度为100~200℃;
活化液的配制是先将贵金属盐、聚乙烯醇或聚吡咯烷酮、聚氨酯或聚丙烯酸酯、表面活性剂配成混合水溶液,然后加入还原剂水溶液使贵金属离子还原成原子态并以纳米颗粒的形态稳定分散于溶液中。贵金属盐选自硝酸银、醋酸银、氯化钯、硝酸钯、硫酸钯。还原剂选自甲醛、葡萄糖、酒石酸盐、肼、次磷酸钠、烷基胺硼烷、硼氢化盐。表面活性剂选自JFC、平平加O、TX-10、司潘系列、吐温系列、烷基苯磺酸钠。
第四步、化学镀铜,镀铜厚度0.1~15μm,化学镀铜选择两种方案,一是以次磷酸钠为还原剂,pH7~10,镀液温度20~70℃,浸镀时间15秒~1小时,镀液中含有:
硫酸铜                5~50g/L
硫酸镍                0.1~5g/L
柠檬酸                5~50g/L
硼酸                  5~50g/L
次磷酸钠              10~50g/L
硫脲或2-巯基苯并噻唑  0.1~50mg/L
二是以甲醛为还原剂,pH10~13,镀液温度10~60℃,浸镀时间15秒~1小时,铜镀液中含有:
硫酸铜                          5~50g/L
酒石酸钾钠                      10~100g/L
EDTA                            10~100g/L
氢氧化钠或碳酸钠                2~40g/L
甲醛(37~40%)                  10~50g/L
α,α’-联吡啶或2-巯基苯并噻唑 0.1~50mg/L
第五步、电镀银,镀银厚度0.05~4μm,阴极电流0.1~2A/dm2,pH4~7,镀液温度10~40℃,浸镀时间10秒~20分钟,镀液中含有:
银盐                   30~80g/L
硫代硫酸钾或硫代硫酸铵 150~300g/L
焦亚硫酸钾或亚硫酸钾   30~100g/L
添加剂                 5~25mL/L g/L
其中银盐选自氯化银、溴化银、硝酸银,添加剂为市售商品。
第六步、涂覆保护层,烘干,保护层选择聚氨酯、聚丙烯酸酯、丁腈树脂、丁苯树脂;
第七步、长丝卷绕成筒子或切断成短纤维。
本发明对化纤采用先化学镀铜再电镀银的方法,并采用连续行进方式进行加工,即纤维整齐地排列卷绕成轴,然后丝条退解依次通过活化、化学镀、电镀等各浸渍槽。现行的化学镀工艺,纤维需要粗化、敏化、活化等工序,工艺过程长,不易控制。本发明采用独特的浸轧含贵金属的活化液一步法,工序简单,后续的金属镀层与纤维结合牢度高。由于铜具有优良的电导率,价格相对较低,而银具有银白色的外观,性质稳定,导电性好,抗菌性优,因此本发明制备的纤维具有镀银纤维的性能但价格大幅度下降。
具体实施方式
本发明所述的导电纤维及其制备方法,该方法是:纤维采用连续行进方式进行化学镀铜再电镀银,即纤维整齐地排列卷绕成轴,然后丝条退解依次通过活化、化学镀、电镀等各工序制成银包铜导电纤维。
所述的制备方法包括如下具体步骤:
第一步、化纤长丝清洗去油剂;
第二步、化纤长丝排列整齐卷绕成轴;
第三步、化纤长丝活化,采用浸轧活化液的方式在化纤长丝表面形成一层含贵金属的树脂层,用烘箱干燥;
第四步、化学镀铜,镀铜厚度0.1~15μm;
第五步、电镀银,镀银厚度0.05~4μm;
第六步、涂覆保护层,烘干;
第七步、导电长丝卷绕成筒子或切断成短纤维。
所述第一步所用的化纤长丝为聚酯、聚酰胺、腈纶、维纶长丝中的一种。
所述第三步活化液为含有金属银或钯的纳米颗粒、聚乙烯醇或聚吡咯烷酮、聚氨酯或聚丙烯酸酯、表面活性剂的分散体系,活化液含固量为1~10%,活化液温度为10~60℃,轧余率40~120%,干燥温度为100~200℃;
所述第四步化学镀铜以次磷酸钠为还原剂,pH7~10,镀液温度20~70℃,浸镀时间15秒~1小时,镀液中含有:
硫酸铜               5~50g/L
硫酸镍               0.1~5g/L
柠檬酸               5~50g/L
硼酸                 5~50g/L
次磷酸钠             10~50g/L
硫脲或2-巯基苯并噻唑 0.1~50mg/L
所述第四步化学镀铜以甲醛为还原剂,pH10~13,镀液温度10~60℃,浸镀时间15秒~1小时,铜镀液中含有:
硫酸铜     5~50g/L
酒石酸钾钠 10~100g/L
EDTA       10~100g/L
氢氧化钠或碳酸钠                2~40g/L
甲醛(37~40%)                  10~50g/L
α,α’-联吡啶或2-巯基苯并噻唑 0.1~50mg/L
所述第五步电镀银,阴极电流0.1~2A/dm2,pH4~7,镀液温度10~40℃,浸镀时间10秒~20分钟,镀液中含有:
银盐                   30~80g/L
硫代硫酸钾或硫代硫酸铵 150~300g/L
焦亚硫酸钾或亚硫酸钾   30~100g/L
添加剂                 5~25mL/L g/L
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明,但不以此为限制。
实施例1
第一步、选择尼龙66长丝,用清洗剂溶液清洗除去油剂和污物;
第二步、化纤长丝排列整齐卷绕成轴;
第三步、化纤长丝活化,采用浸轧活化液的方式在纤维长丝表面形成一层含贵金属的树脂层,活化液为含有0.2%银纳米颗粒、0.3%聚吡咯烷酮、3%聚氨酯、0.01%JFC的分散体系,活化液温度为30℃,轧余率70%,用烘箱干燥,干燥温度为170℃,干燥时间10分钟;
第四步、化学镀铜,以次磷酸钠为还原剂,pH9,镀液温度65℃,浸镀时间5分钟,镀液中含有:
硫酸铜   10g/L
硫酸镍   0.5g/L
柠檬酸   20g/L
硼酸     30g/L
次磷酸钠 30g/L
硫脲     0.2mg/L
第五步、电镀银,阴极电流0.5A/dm2,pH5.5,镀液温度25℃,浸镀时间10分钟,镀液中含有:
硝酸银     50g/L
硫代硫酸铵 250g/L
焦亚硫酸钾    50g/L
添加剂SL-80   10mL/L g/L
第六步、涂覆水性聚氨酯保护层,烘干;
第七步、导电长丝切断成51mm短纤维。
测得导电纤维的电阻为0.5Ω/cm。
实施例2
第一步、选择涤纶长丝,用清洗剂和碱溶液清洗除去油剂和污物;
第二步、化纤长丝排列整齐卷绕成轴;
第三步、化纤长丝活化,采用浸轧活化液的方式在纤维长丝表面形成一层含贵金属的树脂层,活化液为含有0.2%钯纳米颗粒、0.3%聚乙烯醇、2.5%丙烯酸酯、0.01%JFC的分散体系,活化液温度为40℃,轧余率65%,用烘箱干燥,干燥漏度为190℃,干燥时间6分钟;
第四步、化学镀铜,以甲醛为还原剂,pH12.5,镀液温度45℃,浸镀时间2分钟,铜镀液中含有:
硫酸铜          15g/L
酒石酸钾钠      15g/L
EDTA            25g/L
氢氧化钠        25g/L
甲醛(37~40%)  15g/L
α,α’-联吡啶 15mg/L
第五步、电镀银,阴极电流0.5A/dm2,pH5.5,镀液温度25℃,浸镀时间10分钟,镀液中含有:
硝酸银         50g/L
硫代硫酸铵     250g/L
焦亚硫酸钾     50g/L
添加剂SL-80    10mL/L g/L
第六步、涂覆水性聚氨酯保护层,烘干;
第七步、导电长丝从轴上退解卷绕成筒子。
测得导电纤维的电阻为0.7Ω/cm。

Claims (7)

1、一种导电纤维及其制备方法,其特征是纤维采用连续行进方式进行化学镀铜再电镀银,即纤维整齐地排列卷绕成轴,然后丝条退解依次通过活化、化学镀、电镀等各工序制成银包铜导电纤维。
2、根据权利要求1所述的导电纤维及其制备方法,其特征是所述的制备方法包括如下具体步骤:
第一步、化纤长丝清洗去油剂;
第二步、化纤长丝排列整齐卷绕成轴;
第三步、化纤长丝活化,采用浸轧活化液的方式在化纤长丝表面形成一层含贵金属的树脂层,用烘箱干燥;
第四步、化学镀铜,镀铜厚度0.1~15μm;
第五步、电镀银,镀银厚度0.05~4μm;
第六步、涂覆保护层,烘干;
第七步、导电长丝卷绕成筒子或切断成短纤维。
3、根据权利要求2所述的导电纤维及其制备方法,其特征是:第一步所用的化纤长丝为聚酯、聚酰胺、腈纶、维纶长丝中的一种。
4、根据权利要求2所述的导电纤维及其制备方法,其特征是:第三步活化液为含有金属银或钯的纳米颗粒、聚乙烯醇或聚吡咯烷酮、聚氨酯或聚丙烯酸酯、表面活性剂的分散体系,活化液含固量为1~10%,活化液温度为10~60℃,轧余率40~120%,干燥温度为100~200℃;
5、根据权利要求2所述的导电纤维及其制备方法,其特征是:第四步化学镀铜以次磷酸钠为还原剂,pH7~10,镀液温度20~70℃,浸镀时间15秒~1小时,镀液中含有:
硫酸铜                 5~50g/L
硫酸镍                 0.1~5g/L
柠檬酸                 5~50g/L
硼酸                   5~50g/L
次磷酸钠               10~50g/L
硫脲或2-巯基苯并噻唑   0.1~50mg/L
6、据权利要求2所述的导电纤维及其制备方法,其特征是:第四步化学镀铜以甲醛为还原剂,pH10~13,镀液温度10~60℃,浸镀时间15秒~1小时,铜镀液中含有:
硫酸铜                             5~50g/L
酒石酸钾钠                         10~100g/L
EDTA                               10~100g/L
氢氧化钠或碳酸钠                   2~40g/L
甲醛(37~40%)                     10~50g/L
α,α’-联吡啶或2-巯基苯并噻唑    0.1~50mg/L
7、根据权利要求2所述的导电纤维及其制备方法,其特征是:第五步电镀银,阴极电流0.1~2A/dm2,pH4~7,镀液温度10~40℃,浸镀时间10秒~20分钟,镀液中含有:
银盐                                 30~80g/L
硫代硫酸钾或硫代硫酸铵               150~300g/L
焦亚硫酸钾或亚硫酸钾                 30~100g/L
添加剂                               5~25mL/L g/L。
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