CN1195116C - 一种植物导电纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种植物导电纤维及其制备方法，产品适用于导电材料、电磁防护涂料中导电填料。特征在于，是用化学镀的方法在植物纤维上包覆金属层制备而成；本发明中所指植物纤维是由制浆工艺获得的，该纤维包括木纤维和草纤维；所述的制备方法是采用植物纤维为原料，对其先进行前处理，而后采用化学镀覆金属层；所述的前处理方法包括敏化、活化、还原步骤，但前处理过程可根据通常技术判断，采用的全部步骤，也可选择其中一部分处理步骤；所述的包覆的金属层的方法，可选择或包Cu，或包Ni，或包Ag的单层包覆方法，也可选择内包Cu外包Ni，或内包Cu外包Ag的多层包覆方法。本发明的方法成功地将金属对植物纤维的表面进行完整包覆，可在导电填料领域得到广泛使用。
Description
技术领域
一种植物导电纤维及其制备方法，产品适用于导电材料、电磁防护涂料中导电填料。
技术背景
随着军事、电力电子和通讯技术工业的发展，电磁干扰所造成的影响也越来越严重，如何防止电磁波干扰和窃密已成为现代防护工程一个非常紧迫的问题。电磁防护材料应运而生并迅速发展，通过材料的研究设计，寻找并开发出具有电磁屏蔽或电磁吸收功能，又具有较好使用性能的材料，来屏蔽电磁波，防电磁干扰，防载密电磁波信号泄漏窃密。
目前国内外已对电磁防护材料进行过研究，多采用纯Ag、Cu、Ni金属粉末作为导电填料。但是使用纯金属粉存在两个问题：一是必须高含量的使用金属粉才能获得高的导电性；二是将其用作导电浆料或电磁屏蔽材料时难以解决金属颗粒沉降的问题，为此，国内外已有人开发了在玻璃球粉，片形Al粉表面上包Ag、Cu、Ni的技术，但由于被包颗粒受其形状所限，宏观导电性不十分理想，只能通过提高含量的办法解决，用作涂料中的导电填料时其防沉降性也不理想。
发明内容
本发明的目的在于用植物纤维作为基体进行表面金属化。本发明的技术方案是用化学镀的方法制备一种植物导电纤维，制备方法包括前处理和化学镀覆金属层两部分，本发明中的植物导电纤维的特征在于：它包括有植物纤维，及植物纤维上包覆的金属层。其所指植物纤维是由制浆工艺获得的纤维，该纤维包括木纤维和草纤维。植物纤维上包覆的金属层可以是Cu金属层、或Ni金属层，或Ag金属层，或内为Cu外为Ni或Ag金属层。
本发明中的植物导电纤维的制备方法，包括有化学镀的方法，特征在于，是采用植物纤维为原料，对其先进行前处理，而后采用化学镀覆金属层，具体方法如下：
1、所述的前处理方法包括以下步骤：
(1)敏化：将植物纤维在室温下放入敏化液中，按照化学镀前处理的常规方法进行敏化处理，水洗至中性，抽滤待用；
(2)活化：将敏化后的纤维在室温下放入活化液中，按照化学镀前处理的常规方法进行活化处理，水洗至中性，抽滤待用；
(3)还原：将经过活化的纤维在室温下放入还原液中按照化学镀前处理的常规方法进行还原处理，抽滤待用；
本发明中前处理过程对纤维的包覆结果起到至关重要的作用，直接影响包覆层的质量。所以根据通常技术判断上述的前处理过程，可采用所述的全部步骤，也可选择其中一部分处理步骤，比如仅选择步骤(1)和(2)。
2、所述的包覆的金属层的方法可选择或包Cu，或包Ni，或包Ag的单层包覆方法，也可选择内包Cu外包Ni，或内包Cu外包Ag的多层包覆方法，具体方法如下：
(1)单层包覆方法分别为：
①包Cu：经过前处理后的植物纤维加入化学镀铜溶液中，不停搅拌，温度范围20～50℃，进行时间范围为40～60分钟的表面镀铜反应，真空抽滤，水洗至中性，干燥；
②包Ni：将经过前处理的植物纤维加入化学镀镍溶液中，不停搅拌，温度范围30～70℃，进行时间范围为40～60分钟的表面镀镍反应；真空抽滤，水洗至中性，干燥；
③包Ag：将经过前处理的植物纤维加入化学镀银溶液中，不停搅拌，温度范围0～20℃，进行时间范围为30～40分钟的表面镀银反应，真空抽滤，水洗至中性，干燥；
(2)多层包覆：
①或包Cu外包Ni：表面化学镀铜后的植物纤维加入化学镀镍溶液中，不停搅拌，温度范围30～70℃，进行时间范围为40～60分钟的表面镀镍反应，真空抽滤，水洗至中性，干燥；
或包Cu外包Ag：表面化学镀铜后的植物纤维加入化学镀银液中，不停搅拌，温度范围0～20℃，反应时间范围为30～40分钟，真空抽滤，水洗至中性，干燥。
本发明由于利用了植物纤维在形状方面的特点，使这种植物导电纤维具有良好的电搭接性能，在导电填料领域可得到广泛使用。本发明的技术效果结合附图和实施例给出。
附图说明
图1为实施例1植物纤维表面包覆金属铜后横断面的电镜照片；
图2为实施例2植物纤维表面包覆金属镍后横断面的电镜照片；
图3为实施例3植物纤维包覆金属银后横断面的电镜照片；
图4为实施例4植物纤维表面包覆金属铜—镍后横断面的电镜照片；
图5为实施例5植物纤维表面包覆金属铜—银后横断面的电镜照片；
图6为植物纤维表面包覆金属后整体效果的电镜照片。
具体实施方式
采用纸浆工艺获得的植物纤维，再采用本发明的前述技术方案完成植物导电纤维的制备。
例1：取浸泡后经过真空抽滤的植物纤维2g，在室温下将其放入适量敏中进行敏化，不断搅拌，反应5分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维置于适量活化液中活化，不断搅拌，反应5分钟，真空抽滤，水洗至中性；继续将完成上述前处理过程的植物纤维，放入2升化学镀铜液中进行表面铜金属化，镀铜液PH＝11～13，连续搅拌，可在温度为25～50℃，反应40～60分钟的范围内进行，80℃以下干燥。经过上述反应后，金属层可以完全将纤维包覆。
例2：取浸泡后经过真空抽滤的植物纤维2g，在室温下将其放入适量敏化液中进行敏化，不断搅拌，反应10分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维置于适量活化液中活化，不断搅拌，反应10分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维置于适量还原液中还原，不断搅拌，反应10分钟，真空抽滤，水洗至中性；继续将完成上述前处理过程的植物纤维，放入2升化学镀镍液中进行表面镍金属化，反应温度过程30～70℃，搅拌，反应40～60分钟后，真空抽滤，水洗至中性，80℃下干燥。经过上述反应后，金属层可以完全将纤维包覆。
例3：取浸泡后经过真空抽滤的植物纤维2g，在室温下将其放入适量敏化液中进行敏化，不断搅拌，反应5分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维置于适量活化液中活化，不断搅拌，反应5分钟，真空抽滤，水洗至中性；放入1升碱性镀银液中，不断搅拌，温度范围0～20℃，反应30～40分钟，真空抽滤，水洗至中性，80℃干燥。经过上述反应后，金属层可以完全将纤维包覆。
例4：取浸泡后经过真空抽滤的植物纤维2g，在室温下将其放入适量敏化液中进行敏化，不断搅拌，反应10分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维置于适量活化液中活化，不断搅拌，反应10分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维置于适量还原液中还原，不断搅拌，反应10分钟，真空抽滤，水洗至中性；继续将完成上述前处理过程的植物纤维，放入2升化学镀铜液中进行表面铜金属化，镀铜液PH＝11～13，连续搅拌，温度范围25～50℃，反应40～60分钟，真空抽滤，去离子水洗至中性；再将植物纤维放入2升化学镀镍液中进行表面镍金属化，反应温度30～70℃，搅拌，反应40`60分钟后，真空抽滤，水洗至中性，80℃干燥。经过上述反应后金属层可以完全包覆纤维，从横截面的扫描电镜照片中可以清晰的看出两个包覆层。
例5：取浸泡后经过真空抽滤的植物纤维2g，在室温下将其放入适量敏化液2升中进行敏化，不断搅拌，反应5分钟，真空抽滤，水洗至中性；在室温下将植物纤维放入适量活化液中活化，不断搅拌，，反应5分钟，真空抽滤，水洗至中性；继续将完成上述前处理过程的植物纤维，放入化学镀铜液中进行表面铜金属化，镀铜液PH＝11～13，连续搅拌，温度范围25～50℃，反应40～60分钟，真空抽滤，去离子水洗至中性；再将植物纤维放入1升碱性镀银液中，不断搅拌，温度范围0～20℃，反应30～40分钟，真空抽滤，水洗至中性，80℃干燥。。经过上述反应后金属层可以完全包覆纤维，从横截面的扫描电镜照片中可以滑晰的看出两个包覆层。
上述实施例1、5是制备电磁屏蔽涂料，涂刷于玻璃布增强的环氧树脂板上，测试涂层在100KHz～1.5GHz频段范围内涂层的电磁屏蔽效能，采用法兰同轴测试装置，按照标准SJ 20524-1995进行测试。测试的结果为实施例(1)的电磁屏蔽效能为-40dB，实施例(5)的屏蔽效能为-60dB，由此可见本发明就有良好的电磁屏蔽效能。
实施效果为：由图1中可以看到金属对植物纤维的表面包覆完整；由图2中可以看到镍金属完整地包覆着植物纤维；由图3中可以看到金属银层完整地包覆植物纤维表面；由图4中可以看到金属层附着于纤维表面，包覆完整；由图5中可以看到金属层附着于纤维表面，包覆完整；由图6可见植物纤维表面包覆金属后的优良整体效果。
Claims (4)
1、一种植物导电纤维，其特征在于，它包括植物纤维，及植物纤维上包覆的金属层，所述的植物纤维是由制浆工艺获得的纤维，该纤维包括木纤维和草纤维。
2、根据权利要求1所述的植物导电纤维，其特征在于，植物纤维上包覆的金属层是Cu金属层、或Ni金属层，或Ag金属层，或内为Cu外为Ni或Ag金属层。
3、一种植物导电纤维的制备方法，所述的植物纤维是由制浆工艺获得的木纤维和草纤维，其特征在于，包括以下步骤：
敏化：将植物纤维在室温下放入敏化液中，按照化学镀前处理的常规方法进行敏化处理，水洗至中性，抽滤待用；
活化：将敏化后的纤维在室温下放入活化液中，按照化学镀前处理的常规方法进行活化处理，水洗至中性，抽滤待用；
包覆：包覆的金属层的方法可选择或包Cu，或包Ni，或包Ag的单层包覆方法，也可选择内包Cu外包Ni，或内包Cu外包Ag的多层包覆方法之一，具体方法如下：
单层包覆方法分别为：
包Cu：经过前处理后的植物纤维加入化学镀铜溶液中，不停搅拌，温度范围20～50℃，进行时间范围为40～60分钟的表面镀铜反应，真空抽滤，水洗至中性，干燥；
包Ni：将经过前处理的植物纤维加入化学镀镍溶液中，不停搅拌，温度范围30～70℃，进行时间范围为40～60分钟的表面镀镍反应；真空抽滤，水洗至中性，干燥；
包Ag：将经过前处理的植物纤维加入化学镀银溶液中，不停搅拌，温度范围0～20℃，进行时间范围为30～40分钟的表面镀银反应，真空抽滤，水洗至中性，干燥；
多层包覆：
包Cu外包Ni：表面化学镀铜后的植物纤维加入化学镀镍溶液中，不停搅拌，温度范围30～70℃，进行时间范围为40～60分钟的表面镀镍反应，真空抽滤，水洗至中性，干燥；
包Cu外包Ag：表面化学镀铜后的植物纤维加入化学镀银液中，不停搅拌，温度范围0～20℃，反应时间范围为30～40分钟，真空抽滤，水洗至中性，干燥。
4、根据权利要求3所述的一种植物导电纤维的制备方法，所述的植物纤维是由制浆工艺获得的木纤维和草纤维，其特征在于，在上述敏化，活化后采用以下步骤：
还原：将经过活化的纤维在室温下放入还原液中按照化学镀前处理的常规方法进行还原处理，抽滤待用。
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Granted publication date: 20050330 Termination date: 20171230 |