CN1436889A

CN1436889A - 通过等离子体处理的导电织物的制备方法

Info

Publication number: CN1436889A
Application number: CN 02100876
Authority: CN
Inventors: 胡祥庆; 冯琳; 宋延林; 江雷
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-20

Abstract

本发明属于导电织物的制备方法领域，特别是涉及在织物表面镀覆金属导电层，使织物成为具有电热、防静电、电磁屏蔽等多种功能的导电织物的一种通过等离子体处理的导电织物的制备方法。该方法的步骤包括：(1)对基质材料进行脱脂与除垢，(2)电化学活性处理，(3)金属化处理，(4)表面防护处理，其特征是：在步骤(2)之前进一步增加低温等离子体处理步骤，该步骤是将清洗后的织物干燥后，利用低温等离子体设备对织物纤维表面进行处理，对织物纤维表面进行刻蚀，处理条件为：功率20～400W，气体压强为1～100Pa，时间为5～40分钟。该方法能对织物表面产生刻蚀作用，增加了织物表面与金属层的附着牢度。

Description

通过等离子体处理的导电织物的制备方法

技术领域

本发明属于导电织物的制备方法领域，特别是涉及在织物表面镀覆金属导电层，使织物成为具有电热、防静电、电磁屏蔽等多种功能的导电织物的一种通过等离子体处理的导电织物的制备方法。

背景技术

导电织物是通过在织物表面牢固地镀覆一层金属，使其具有良好的导电性能，而且还保持织物原有的某些物理特征。因而可以对织物进行粘接、剪裁或缝制等，将织物制成不同的几何形状。导电织物在通上安全电压后具有电热功能，其导电性能防静电，是一种高效的电磁屏蔽材料。这种导电织物不仅可以覆盖住辐射源进行屏蔽，还可以缝制成屏蔽服、屏蔽帽等工作服，使工作人员免受电磁波的辐射，是理想的屏蔽材料。

目前，制备导电织物的方法包括蒸发、溅射和化学镀。前两种对具有复杂形状的织物处理比较困难。而化学镀具有镀层均匀，镀层薄，结构增重少，屏蔽效果良好等优点。如中国专利CN1130223A所报道的，利用已有化学镀传统工艺，制备导电织物，其工艺流程为：(1).对基质材料进行脱脂与除垢，(2).电化学活性处理，(3).金属化处理(化学镀)，(4).表面防护处理。其织物可以是多种有机纤维或无机纤维的基质材料制成的纺织品、编制品或无纺布。中国专利申请号为：98101484.4的报道表明，在化学镀之前，对织物用NaOH溶液浸泡粗化，使其表面粗糙可以增加附着力。但以上发明还存在着很多缺陷，例如对织物化学镀前处理简单，仅限于除污，脱脂，用NaOH溶液粗化效果难于理想，并不是对所有的织物效果都好，对疏水纤维织物化学镀覆困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过等离子体处理的导电织物的制备方法，对多种有机纤维或无机纤维的织物进行处理，然后在织物上镀覆一层导电金属层，使普通织物成为导电织物。

本发明利用低温等离子体处理织物纤维表面，对织物纤维表面进行刻蚀，使疏水性织物纤维经过等离子体处理后变成亲水性织物纤维，然后再进行化学镀处理，使织物表面容易浸渍金属离子，增加化学镀效果。

本发明的通过等离子体处理的导电织物的制备方法，该方法的步骤包括：(1).对基质材料进行脱脂与除垢，(2).电化学活性处理，(3).金属化处理，(4).表面防护处理，其特征是：在步骤(2)之前进一步增加低温等离子体处理步骤，该步骤是将清洗后的织物干燥后，利用低温等离子体设备对织物纤维表面进行处理，对织物纤维表面进行刻蚀，处理条件为：功率20～400W，气体压强为1～100Pa，时间为5～40分钟。

所述的等离子体可以是氧气、空气或氩气等气体。其织物可以是多种有机纤维与无机纤维制成的纺织品、编织品或无纺布等。如棉、麻、丝绸、碳纤维、玻璃纤维、聚酰胺(尼龙)、聚乙烯醇缩甲醛(维纶)、聚丙烯腈(腈纶)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)、聚丙烯(丙纶)或聚氯乙烯(氯纶)等有机高聚物纤维的纺织品、编织品或上述纤维中的两种及两种以上纤维的混纺(编)织品。

具体制备方法如下：

1.前处理.

(1).脱脂与除垢

用手洗或机洗方式充分洗涤基质材料(原始织物)，以除去织物上的油脂、灰尘、浆料及其他污垢，使其具有良好的润湿性和清洁的表面.洗涤剂为纯碱，肥皂和合成洗涤剂等。皂洗后应用清水充分漂洗干净。

(2).低温等离子体处理

将清洗后的织物干燥后，利用低温等离子体设备对织物纤维表面进行处理，对织物纤维表面进行刻蚀，处理条件为：功率20～400W，气体压强为1～100Pa，时间为5～40分钟。经过低温等离子体处理后，使疏水性织物纤维变成亲水性织物纤维，然后再进行化学镀处理，使织物表面容易浸渍金属离子。

2.活化处理

使织物纤维表层与成为催化核心的金属盐产生离子结合，以备后续的化学反应。此金属盐通常为贵金属盐，如PdCl₂，AgNO₃等。本例采用PdCl₂。有两种活化方式。

(1).将前处理后的织物放入SnCl₂酸性溶液(SnCl₂+37％HCl)中浸泡3-30min后，用水冲洗。然后放入PdCl₂的酸性溶液(PdCl₂+37％HCl)中浸泡3-30min，用水冲洗。此方法化学组成简单。

(2).也可以将织物浸入Sn/Pd的络合溶液(或Sn/Pd的胶体溶液)，进行一次处理，然后用水冲洗。此方法步骤较少，但Sn/Pd活化液中还需加入其他添加剂。

3.还原处理

还原处理可进一步提高织物表面的催化活性，并除去残留在织物表面的活化液，还原处理液可用传统的非金属材料电镀前处理中所用的还原液，通常为10～30g/l次亚磷酸钠水溶液。

4.化学镀

将电化学活性处理后的织物浸入化学镀金属溶液中，使镀液浸透整个织物，因而在有催化活性的织物纤维表面上，在还原剂作用下，发生金属离子阴极还原和还原剂氧化并析出氢气的共轭反应。还原沉积出的金属膜具有催化性质，故该共轭反应是一种自催化反应，使金属在织物及织物纤维表面的还原与沉积能持续进行而生成连续的，有一定厚度的金属镀层，使织物金属化。本工序可采用浸、刷、喷三种方式进行。

导电织物主要采用化学镀铜技术。化学镀铜液的基本组成包括：硫酸铜、甲醛、NaOH和络合剂等。其中络合剂可以是酒石酸钾钠、乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺(TEA)或它们的混合络合剂等。甲醛可以用其他还原剂代替，如次亚磷酸钠。还可以在其中加入其他添加剂。如加入少量1-1联吡啶以提高镀液稳定性，加入亚铁氰化钾与Cu⁺形成稳定的络合物，抑制Cu₂O颗粒的生成，提高镀液稳定性。

5.镀层保护

为延缓铜膜的使用寿命，提高膜层的耐水洗、耐氧化和抗摩擦性等，需要对铜膜进行后处理，方法有：

(1).在铜膜表面采用化学镀方法镀Ni层。镍具有优异的抗蚀性能，而且具有一定的导电性。织物的化学镀镍一般都采用以Na₂H₂PO₂为还原剂的化学镀液，酸性镀液和碱性镀液都可采用。

(2).选择与铜具有较高粘结力的聚合物，在铜膜表面进行涂覆，隔绝铜膜与外界的直接接触。聚合物有氨基甲酸乙脂及各种耐摩擦膜，如丙烯酸脂类、环氧化合物类、聚酯或PVA。还可将抗腐蚀剂如2-mercaptobenzoxazole或1-pheny-1H-tetrazol-5-thiol加入到聚合物薄膜中，提高铜膜的抗腐蚀性，如耐高温水蒸汽及各种酸溶液。在聚合物膜层上可对织物进行进一步染色处理。

本发明具有以下特点：

1.采用低温等离子体前处理制备导电织物，对织物表面产生刻蚀作用，增加了织物表面与金属层的附着牢度。同时，织物表面被刻蚀变的粗糙，增大了与化学镀液的接触面积，吸附更多金属盐离子，能缩短反应时间。

2.采用低温等离子体前处理制备导电织物，对织物纤维表面进行刻蚀。经过等离子体处理后，一些疏水织物纤维变的亲水，能够进行化学镀处理。

3.采用低温等离子体前处理织物后，利用化学镀的方法，在织物表面镀覆金属导电层，首先镀金属铜，然后根据需要镀镍或其他防护层，成为具有电热、防静电和电磁屏蔽等多种功能的导电织物。

附图说明

图1.未进行低温等离子体处理前的涤纶织物纤维的SEM图象；

图2.进行低温等离子体处理后的涤纶织物纤维的SEM图象；

图3.采用低温等离子体前处理织物后，进行化学镀铜后的涤纶织物纤维的SEM图象。

具体实施方式实施例1.导电涤纶织物的制备

1.将涤纶织物用洗涤剂溶液在室温下洗涤，然后流动水漂洗，干燥，进行脱脂与除垢。纤维的图象如图1所示。

2.等离子体处理：将洗净的涤纶织物置于氧气的低温等离子体系统中处理。处理条件为，功率200W，压力40Pa，时间20分钟。纤维的图象如图2所示。经接触角测量，在处理前涤纶织物对水的接触角为140.6°，为疏水材料，无法进行化学镀处理，处理后涤纶织物在10.8秒内将水完全吸附。

3.敏化处理：将等离子体处理过的涤纶织物浸入含有Sncl₂：20g/l、37％HCl：120ml/l的处理液中。处理时间为15分钟，处理温度为40℃。然后用蒸馏水漂洗。

4.活化处理：将敏化过的涤纶织物浸入含有PdCl₂：1.0g/l、37％HCl：10ml/l的处理液中活化处理。处理时间为20分钟，处理温度为40℃。然后用蒸馏水漂洗。

5.还原处理：将活化过的涤纶织物浸入在25g/l次亚磷酸钠溶液中浸2分钟。

6.化学镀铜处理：化学镀铜液配方为：

六水合酒石酸钾钠 112g/1

NaOH 12g/l

无水CuSO₄ 24g/l

甲醛 25ml/l

将还原过的涤纶织物直接浸入化学镀铜液镀覆5小时，镀液温度为40℃。然后水漂洗后干燥。纤维图象如图3所示。

如上所制成的导电涤纶布电阻率为0.3Ω/cm²。实施例2.导电棉织物的制备

1.将棉织物用洗涤剂溶液在室温下洗涤，然后流动水漂洗，干燥，进行脱脂与除垢。

2.等离子体处理：将洗净的棉织物置于氧气的低温等离子体系统中处理。处理条件为，功率50W，压力70Pa，时间10分钟。

3.敏化处理：将等离子体处理过的棉织物浸入含有Sncl₂：20g/l、37％HCl：120ml/l的处理液中。处理时间为15分钟，室温。然后用蒸馏水漂洗。

4.活化处理：将敏化过的棉织物浸入含有PdCl₂：1.0g/l、37％HCl：10ml/l的处理液中活化处理。处理时间为20分钟，室温。然后用蒸馏水漂洗。

5.还原处理：将活化过的棉织物浸入在25g/l次亚磷酸钠溶液中浸2分钟。

6.化学镀铜处理：化学镀铜液配方为：

六水合酒石酸钾钠 112g/l

NaOH 12g/l

无水CuSO₄ 24g/l

甲醛 25ml/l

将还原过的棉织物直接浸入化学镀铜液镀覆6小时，室温处理。然后水漂洗后干燥。

如上所制成的导电棉布电阻率为5.1Ω/cm²

Claims

1.一种通过等离子体处理的导电织物的制备方法，该方法的步骤包括：(1).对基质材料进行脱脂与除垢，(2).电化学活性处理，(3).金属化处理，(4).表面防护处理，其特征是：在步骤(2)之前进一步增加低温等离子体处理步骤，该步骤是将清洗后的织物干燥后，利用低温等离子体设备对织物纤维表面进行处理，对织物纤维表面进行刻蚀，处理条件为：功率20～400W，气体压强为1～100Pa。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的低温等离子体设备对织物纤维表面进行处理的时间为5～40分钟。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述的等离子体是氧气、空气或氩气气体。