CN1166830C - 织物表面金属化处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明所属技术领域为纺织材料的功能性整理，特别涉及一种利用等离子体技术对织物表面进行金属化处理的方法。它利用低温等离子体处理实现对织物的表面清洁、刻蚀和活化；采用无机金属盐-聚合物络合物涂层，用氢气等离子体还原，从而获得了涂层与基体之间以化学键结合的表面金属化织物。该方法工艺简单、有效，克服了现有技术中金属层与基布间结合力弱的缺点，避免了化学废液的处理，产品可用于微波和电磁屏蔽、反光和隔热、装饰及防火材料等。

Description

织物表面金属化处理的方法

                           技术领域

本发明所属技术领域为纺织材料的功能性整理，特别涉及一种利用等离子体技术对织物表面进行金属化处理的方法。

                           背景技术

金属化织物是一种复合材料，经过金属化处理的织物，具有永久的抗静电性能；吸收电磁波辐射性能；对雷达电波的高反射性；在低压范围内的电热辐射性，对紫外线和红外线的反射及吸收，阻燃等性能。此外，金属化织物可借助金属的引人入胜的光泽以提高服装的美学效果，并借助金属的反射效果，改善服装保温性。因此，具有潜在的巨大应用前景。

目前，织物表面金属化的方法，主要有真空沉积法(也称真空镀)、化学镀法。

真空沉积是将处理后的织物置于真空条件下，将气化的金属沉积在基体表面，形成均匀涂层。其工艺过程比较简便，然而，用该法制得的金属化织物，由于基体在制造过程中使用的浆剂、油剂类以及纤维表面附着的污物、异物等导致基体与金属之间结合力弱，金属层易剥离脱落。通过在真空镀之前，对基体进行漂煮或洗涤，虽然能够改善基体与金属层之间的结合力，但过程复杂，结果仍不令人满意。

化学镀是将样品织物在含有过量活化金属离子的酸性金属盐活化浴中进行活化处理，经清洗后再进行碱处理。最后在碱性金属盐溶液中浸渍数分钟，即可在织物表面形成0.15～0.2μm厚的金属层。通过化学镀方法制得的金属化织物，虽然纤维基体与金属层之间结合力强，但过程复杂，同时还存在废液处理带来的环境污染问题。

为克服以上方法中存在的基体与金属层之间结合力弱和污染环境的缺点，中国专利CN1058538C“织物表面金属化处理技术及其设备与产品”公开了一种利用低温等离子体处理基体，以对织物产生刻蚀作用，提高基体与金属层间的结合力的方法。该方法将织物经低温等离子体处理后，再对其进行真空镀铝。虽然通过等离子体刻蚀，会使基体与金属层的结合力提高，但该方法仍存在以下缺点：

1.低温等离子体处理过程中只利用了空气低温等离子体的刻蚀作用，即通过刻蚀，使基体的平滑表面变得粗糙不平，金属层与基体间的结合是通过物理作用得以提高，其提高程度受到限制。

2.织物的真空干燥过程设在低温等离子体处理之后，这样就有可能在低温等离子体处理过程中由于织物中存在的游离水、吸附水以及其它一些易挥发的杂质的存在致使等离子体的气氛不能控制，影响处理效果和产品质量的稳定性，并且由于同样原因，系统的真空度不易提高，延长抽真空的辅助时间，增加成本。

3.金属涂层的产生采用真空镀的方法，故仍存在真空镀的缺点。

                           发明内容

本发明的目的在于克服上述织物表面金属化处理的方法存在的不足，提供一种能大大提高金属涂层与织物基体结合牢度，提高生产效率、降低生产成本、无环境污染的织物表面金属化处理的方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：先完成对织物的轧光、真空干燥、低温等离子体处理，再进行如下步骤的加工：

(1)将无机金属盐、聚合物溶解在有机溶剂或水中，涂覆于织物基体表面，干燥成膜后形成与织物表面紧密结合的待还原过渡层；

(2)以氢气或氢气与惰性气体的混合气体作为工作气体，对上述织物表面待还原过渡膜层进行等离子体还原处理，获得表面金属化织物。

上述的无机金属盐为金属Au、Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Pt、Mo的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、醋酸盐或硫化物中的一种，及其所述无机金属盐的水合物。

上述的聚合物为聚酯、聚酰胺、聚烯烃类聚合物、或聚乙烯醇、聚丙烯腈中的一种。

与现有技术相比，本发明所述的织物表面金属化的方法，由于采用了低温等离子体处理的技术，在真空等离子状态下的高能离子刻蚀作用，使基布表面妨碍与金属结合的浆剂、油剂等低分子物质挥发，除去纤维基布表面附着的污物及异物，并且能使得纤维表面凹凸不平，有利于提高织物基布与涂层之间的结合力；同时，利用真空等离子状态下的高能离子的活性，使织物自身表面受高能量的等离子体作用而发生改性，表面生成活性基团，以增加无机金属盐—聚合物络合物涂层与基体的相容性；又因为采用了低温等离子体还原方法从织物表面涂覆的无机金属盐—聚合物络合物涂层中还原出金属单质的技术，使金属层能够以化学键与织物基体结合，可以大大提高织物基布与金属层之间的结合牢度。还因为本发明所述的技术方案，加工温度低(室温)、工艺简单，不需增加特殊的加工设备，从而降低了生产成本，生产效率得到提高，且本发明所述技术无环境污染。

本发明所述技术同样适用于纤维的表面金属化处理。

                           附图说明

图1是本发明实施例一、实施例二的工艺流程框图。

                           具体实施方式

实例一：

基体：改性涤纶丝及其织物。

等离子体发生装置：电容耦合方式。

工艺流程：基体织物轧光——真空干燥——低温等离子体刻蚀和活化——无机金属盐-聚合物络合物涂覆——干燥成膜——氢气等离子体还原。

工艺参数：

1)轧光：温度160℃，压力400KN，织物运动速度15～20m/min；

2)真空干燥：真空度50Pa，干燥温度90℃，干燥时间2小时；

3)低温等离子体处理：背底真空度0.1Pa，工作气体为氩气，放电功率80W，处理时间30秒钟；

4)无机金属盐—聚合物络合物的涂覆：

涂膜液的组成：CuCl₂(10％w)+聚乙烯醇1788(30％w)+水(60％w)；将聚乙烯醇溶于蒸馏水中，加入Cu Cl₂充分搅拌后变成共混溶液，再用涂布法均匀涂布于经低温等离子体处理过的织物表面；

5)干燥成膜：干燥温度80℃，干燥时间1.5小时；

6)氢气等离子体还原：背底真空度0.1Pa，工作气体为氢气和氩气的混合气，放电功率80W，处理时间1分钟，得到表面为单质铜金属层的金属化织物。

实施例二：

基体：丙纶织物。

等离子体发生装置：电感耦合方式。

工艺流程：织物轧光——真空干燥——低温等离子体刻蚀和活化——无机金属盐-聚合物络合物的涂覆——干燥成膜——氢气等离子体还原。

工艺参数：

1)轧光：温度180℃，压力300KN，织物运动速度25m/min；

2)真空干燥：真空度100Pa，干燥温度80℃，干燥时间2小时；

3)低温等离子体处理：背底真空度0.1Pa，工作气体为氩气和氮气的混合气体，放电功率40W，处理时间1分钟；

4)无机金属盐—聚合物络合物的涂覆：

涂膜液的组成为：AgNO₃(20％w)+聚丙烯腈(30％w)+三氯甲烷(50％w)；将聚丙烯腈溶于蒸馏水中，加入AgNO₃充分搅拌后变成共混溶液，再用涂布法均匀涂布于经低温等离子体处理过的织物表面；

5)干燥成膜：干燥温度80℃，干燥时间1.5小时；

6)氢气等离子体还原：背底真空度0.1Pa，工作气体为氢气和氩气的混合气，放电功率80W，处理时间1分钟，得到表面为单质银金属层的金属化织物。

在上述实施例一、二中，无机金属盐—聚合物络合物中的无机金属盐为金属Au、Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Pt、Mo的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、醋酸盐或硫化物中的一种，及其所述无机金属盐的水合物；聚合物可以采用聚酯、聚酰胺、聚烯烃类聚合物，或聚乙烯醇、聚丙烯腈中的一种；溶剂是能够溶解以上所述聚合物的相应有机溶剂或水。

基体经过低温等离子体处理后，在其表面涂覆一层无机金属盐—聚合物络合物溶液，经干燥(常压干燥或真空干燥)后成膜，利用低温等离子体处理在织物表面生成的活性基团，可以与涂层中的聚合物成分发生化学结合，提高涂层的附着力；将涂膜后的织物在低温氢气等离子体气氛中进行还原处理，使金属盐还原出单质金属，从而完成织物的金属化处理的全过程。该产品可用于微波和电磁屏蔽材料、反光和隔热材料、装饰材料、时装材料以及放火材料等。

利用本发明技术进行织物金属化处理不仅不会损害基体的原有性能，而且处理后的织物具有良好的机械性能和耐热性。采用此方法进行织物金属化处理工艺过程简单、有效，既克服了真空沉积法存在的金属层与基布之间结合力弱的缺点，又避免了化学镀的废液处理问题。

Claims (2)

1.织物表面金属化处理的方法，先完成对织物基体的轧光、真空干燥、低温等离子体处理工艺，其特征在于：再进行如下步骤的加工：

(1)将无机金属盐、聚合物溶解在有机溶剂或水中，涂覆在织物基体表面，干燥成膜后形成与织物表面紧密结合的待还原过渡层；所述的无机金属盐为金属Au、Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Pt、Mo的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、醋酸盐或硫化物中的一种，及其上述无机金属盐的水合物；

(2)以氢气或氢气与惰性气体的混合气体作为工作气体，对上述织物表面待还原过渡层进行等离子体还原处理，获得表面金属化织物。

2.根据权利要求1所述的织物表面金属化处理的方法，其特征在于：所述的聚合物为聚酯、聚酰胺、聚烯烃类聚合物、或聚乙烯醇、聚丙烯腈中的一种。