RU2682577C1 - Способ меднения лавсановых нитей с недеструктирующей активацией поверхности - Google Patents
Способ меднения лавсановых нитей с недеструктирующей активацией поверхности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2682577C1 RU2682577C1 RU2018119910A RU2018119910A RU2682577C1 RU 2682577 C1 RU2682577 C1 RU 2682577C1 RU 2018119910 A RU2018119910 A RU 2018119910A RU 2018119910 A RU2018119910 A RU 2018119910A RU 2682577 C1 RU2682577 C1 RU 2682577C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lavsan
- copper
- filament
- plating
- solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 title claims abstract description 21
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 31
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 31
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 abstract description 7
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000011140 metalized polyester Substances 0.000 abstract 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 229920004934 Dacron® Polymers 0.000 description 13
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 12
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 12
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L EDTA disodium salt (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].OC(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC(O)=O)CC([O-])=O ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229940015043 glyoxal Drugs 0.000 description 2
- HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N glyoxylic acid Chemical compound OC(=O)C=O HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N tetraethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione Chemical compound CC1(C)N(Cl)C(=O)N(Cl)C1=O KEQGZUUPPQEDPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical group [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 229910000050 copper hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000002913 oxalic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002776 polycyclohexyl methacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/83—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/31—Coating with metals
- C23C18/38—Coating with copper
- C23C18/40—Coating with copper using reducing agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам меднения пластмасс, в частности лавсановых нитей (волокон), и может быть использовано при изготовлении электропроводящих металлизированных лавсановых нитей, используемых в электронике, электротехнической и других областях современной техники, в том числе для получения тонких гибких электропроводников. Cпособ меднения поверхности лавсановых нитей включает активацию поверхности недеструктирующим методом введения полярных групп в лавсановую нить, основанным на реакции альдегидов с ароматическим кольцом лавсана в растворах органических кислот или соляной кислоты с образованием в цепи полимера химически присоединенных групп -ОН, и химическую металлизацию осаждением меди в щелочном растворе на подготовленную поверхность лавсановой нити с использованием в качестве восстановителя борогидрида натрия при комнатной температуре. Изобретение обеспечивает получение на нитях лавсана сплошные и однородные электропроводные медные покрытия при сохранении прочностных характеристик лавсановой нити и одновременном обеспечении экологичности процесса. 4 ил.
Description
Изобретение относится к способам меднения пластмасс, в частности лавсановых нитей (волокон из полиэтилентерефталата), и может быть использовано при изготовлении электропроводящих металлизированных лавсановых нитей, используемых в электронике, электротехнической и других областях современной техники, в том числе для получения тонких гибких электропроводников.
Известен способ меднения полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон (патент RU №2328551 С1 МПК С23С 18/38, C25D 5/54, C25D 3/38 опубликован 10.07.2008), который включает подготовку поверхности полимерного композитного материала: очистку, обезжиривание, выдержку полимерного композитного материала в течение 40-60 минут в кислом растворе электролита (сульфат меди, концентрированная серная кислота, хлористый натрий) - и электрохимическое осаждение меди в этом же электролите. Недостатком такого способа является использование углеродных волокон, которые не обладают высокой прочностью к эксплуатационным и монтажным изгибам, а также низкая экологичность и опасность производства из-за использования концентрированной серной кислоты.
Известен способ получения медных покрытий на неметаллических материалах (авт.свид. SU №1029637 А1 МПК С23С 18/40 опубликован 15.10.1993), включающий проведение каталитической обработки поверхности и осаждения меди с использованием щелочных растворов меди и борогидрида натрия (раствор, содержащий пентагидрат сернокислой меди, триэтаноламин, одноатомный спирт, гидроокись натрия, смешивается с раствором, содержащим борогидрид натрия, гидроксид натрия и тетраборат натрия) в присутствии формалина. К недостаткам указанного метода следует отнести низкую экологичность за счет использования достаточно высоких концентраций формалина и гидроокиси натрия, а также снижение прочности металлизируемых материалов при каталитической обработке поверхности щелочным раствором.
Известен способ неэлектролитической металлизации арамидных волокон (патент RU №2144965 С1 МПК D06M 11/83, D01F 11/08 опубликован 27.01.2000), включающий подготовку поверхности арамидных волокон в кислотном растворе (азотная, хлорсульфоновая или фторсульфоновая кислота) в течение не менее 2 с при температуре в интервале 10-100°С и металлизацию медью при использовании катионов палладия и олова в качестве катализатора активации в присутствии формальдегида (ионы меди образуют комплекс с удержанием их в растворе, например, с тетранатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты). Недостатком данного способа является применение формальдегида, а также высокая затратность из-за использования драгоценных металлов. Кроме того, даже незначительное превышение длительности экспозиции волокон в кислоте для активации поверхности дает чрезмерное растрескивание элементарных волокон и вызывает потерю прочностных свойств.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ металлизации дисперсных тканых и нетканых материалов, в том числе лавсановой ткани, (патент RU №2363790 С2 МПК D06M 11/83, С23С 18/40, С23С 18/38, С23С 18/30, С23С 18/31, С23С 18/18), включающий предварительную химическую активацию поверхности покрываемого материала и последующую химическую металлизацию, осуществляемую из раствора, содержащего медь сернокислую и гидрооксид натрия. Перемешивание растворов осуществляется барботажем воздуха при температуре 60-65°С. В качестве активатора используют глиоксалевую и/или щавелевую кислоты, а в качестве стабилизатора дисперсности - тетраэтиленгликоль и глиоксаль в качестве восстановителя, а также гидроокисид натрия для поддержания требуемого уровня рН раствора.
Существенными признаками данного способа металлизации, совпадающими с признаками предлагаемого способа, является наличие этапа предварительной химической активации поверхности и последующей химической металлизации из раствора, содержащего сульфат меди, в присутствии стабилизаторов дисперсности.
Недостатком данного метода является невысокая экологичность и опасность производства из-за высокой токсичности глиоксаля и глиоксалевой кислоты и пожароопасности тетраэтиленгликоля, а также сложность технологического процесса за счет необходимости использовать специальное оборудования для барботажа, нагрева растворов и работы с токсичными реактивами. Кроме того применяемый способ активации поверхности приводит к появлению полярных групп на поверхности лавсановой нити за счет деструкции полимера (с образованием по концам цепей групп -ОН и -СООН), что приводит к ухудшению прочностных характеристик лавсана. Для увеличения однородности и толщины слоя металла на лавсанвой нити необходимо применить гальваническое осаждение с использованием известных электролитов меднения.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка эффективной технологии получения металлизированных лавсановых нитей с сохранением прочности лавсановой нити и повышенным осаждением меди без дальнейшего использования гальваники, при обеспечении экологичности (без использования экологически опасных веществ) производства с упрощением технологического процесса.
Технический результат достигается за счет применения недеструктирующего метода предварительной модификации лавсановой нити путем создания на поверхности нитей полярных групп за счет реакции альдегидов с ароматическим кольцом лавсана в растворах органических кислот с последующей металлизацией, основанной на реакции восстановления борогидридом натрия солей меди в щелочной среде в присутствии комплексообразователей без дополнительного гальванического восстановления, а также без использования специального оборудования для нагрева и барботажа растворов и линии с протяжным механизмом.
Предлагаемый способ меднения лавсановых нитей иллюстрируется на фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлены данные рентгенофазового анализа (РФА) поверхности лавсановой нити после меднения.
На фиг. 2 представлено изображение исходной лавсановой нити, полученное методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) при увеличении ×3000.
На фиг. 3 представлено РЭМ-изображение омедненной лавсановой нити при увеличении ×3000
На фиг. 4 представлено РЭМ-изображение омедненной лавсановой нити при увеличении ×35000.
Предлагаемый способ меднения поверхности лавсановых нитей включает подготовку поверхности (активацию поверхности лавсановой нити) и химическую металлизацию - осаждение меди в щелочном растворе на подготовленную поверхность лавсановой нити с использованием в качестве восстановителя борогидрида натрия.
Для активации поверхности использован недеструктирующий метод введения полярных групп в лавсановую нить, основанный на реакции альдегидов с ароматическим кольцом лавсана в растворах органических кислот или соляной кислоты с образованием в цепи полимера химически присоединенных групп -ОН. Реакцию проводили в водной среде при комнатной температуре.
Омеднение модифицированных нитей проводили восстановлением водных растворов солей меди Cu(СН3СОО)2⋅H2O, CuCl2⋅H2O в присутствии аммиака (аммиак водный и Трилон Б) борогидридом натрия NaBH4 в щелочной среде (раствор NaOH) при комнатной температуре.
Пример 1. Для активации поверхности обезжиренных лавсановых нитей длиной 1 метр нити выдерживают в течение 24-30 часов в растворе, состоящем из:
формалин - 3 мл;
ледяная уксусная кислота СН3СОО - 0.6 мл;
дистиллированная вода H2O - 7 мл.
Затем лавсановые нити отмывают дистиллированной водой.
Для омеднения отмытую после активации лавсановую нить длиной 1 метр погружают в раствор №1 на 1 час, а затем приливают к нему раствор №2. Реакция восстановления меди проводится при комнатной температуре.
После индукционного периода в течение часа начинается процесс восстановления меди на поверхности лавсановой нити: происходит изменение голубого цвета раствора сначала на зеленый, затем раствор становится темно-зеленым, через 30 минут окраска раствора пропадает, а цвет медного слоя на поверхности лавсановой нити становится насыщенно медным.
По окончании реакции омеднения раствор с лавсановой нитью выдерживают в холодильнике при температуре 4-10°С) в течение 10-20 часов. Затем омедненную лавсановую нить достают из реактора, отмывают дистиллированной водой и сушат на воздухе.
Состав раствора №1:
борогидрид натрия NaBH4 - 0.3 г;
гидроксид натрия NaOH - 0.4 г;
дистиллированная вода - 10.5 мл.
Состав раствора №2:
ацетат меди Cu(СН3СОО)2 - 0.3 г;
Трилон Б - 1.2 г;
гидроксид аммония NH4OH - 4.5 мл;
дистиллированная вода H2O - 15 мл.
Пример 2. Лавсановую нить длиной 1 метр предварительно обрабатывают согласно методике Примера 1, но для придания большей полярности поверхности лавсановой нити на этапе активации поверхности используется раствор, где вместо уксусной кислоты используется соляная кислота.
Состав раствора для активации лавсановой нити:
формалин - 25 мл;
соляная кислота HCl - 5 мл;
дистиллированная вода H2O - 25 мл.
При проведении реакции омеднения в отличие от Примера 1 для сокращения индукционного периода в реакционную смесь добавляют хлорид меди. Отмытую после активации лавсановую нить длиной 1 метр погружают в раствор №3 на 1 час, а затем приливают к нему раствор №4.
Состав раствора №3:
борогидрид натрия NaBH4 - 0.40 г;
гидроксид натрия NaOH - 0.72 г;
дистиллированная вода -14 мл.
Состав раствора №4:
ацетат меди Cu(СН3СОО)2 -0.4 г;
хлорид меди CuCl2 - (0.005 - 0.015) г;
Трилон Б - 1.60 г;
гидроксид аммония NH4OH - 6 мл;
дистиллированная вода H2O - 20 мл.
Методом РФА показано, что полученные покрытия содержат только кристаллы меди без примеси окислов меди или других элементов (фиг. 1).
На фиг. 2 и фиг. 3 представлены РЭМ-изображения лавсановой нити до и после процесса меднения при малых увеличениях (×3000).
Сравнительный анализ РЭМ-изображений исходных (фиг. 2) и омедненных (фиг. 3) лавсановых нитей показывает, что размер поперечного сечения нитей после обработки меняется. Так, для исходной нити диаметр в среднем составляет 18-20 мкм, в то время как для нити, покрытой медью - 22-24 мкм.
Большие увеличения выявляют морфологию полученного медного покрытия. Исходные нити имеют относительно однородную, гладкую поверхность, а поверхность обработанных нитей является чешуйчатой, при этом чешуйки плотно примыкают друг к другу. Из полученных РЭМ-изображений омедненных лавсановых нитей (фиг. 4) следует, что покрытие является равномерным и бездефектным по всей длине волокна. При этом на нано-масштабе обнаруживается, что чешуйки представляют собой зерна размером порядка 500 нм, которые плотно срастаются друг с другом, образуя сплошное однородное покрытие.
По данным РЭМ и РСМА поверхность обработанных волокон покрыта пленкой меди толщиной порядка 4 мкм.
Электрическое сопротивление омедненных лавсановых нитей составляло 0,3-1 Ом/см.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа металлизации лавсановых нитей заключается в обеспечении качества медного покрытия с хорошей электропроводностью при обеспечении экологичности технологического процесса за счет использования недеструктирующего метода предварительной модификации лавсановой нити без использования сильнодействующих кислот или щелочей.
Техническим результатом предлагаемого способа является получение тонкого медного однородного электропроводящего покрытия на нитях из лавсанового волокна химическими методами в мягких условиях без применения деструктирующего травления сильными кислотами или щелочами, что позволяет сохранить прочностные характеристики лавсановой нити, при упрощении технологического процесса за счет отсутствия нагрева, барботажа растворов и гальванического восстановления, а также без использования линии с протяжным механизмом.
Данное изобретение можно применять в химической, радиоэлектронной и кабельной промышленности, для получения гибких и легких электрических проводников, а также радиопоглощающих тканых покрытий.
Claims (1)
- Способ меднения лавсановых нитей, включающий предварительную химическую активацию поверхности покрываемого материала и последующую химическую металлизацию, основанную на реакции химического восстановления борогидридом натрия солей меди в слабой щелочной среде в присутствии комплексообразователей, отличающийся тем, что для активации поверхности используется недеструктирующий метод предварительной модификации лавсановой нити, основанный на реакции альдегидов с ароматическим кольцом лавсана в растворах органических кислот или соляной кислоты, без нагрева реакционных растворов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119910A RU2682577C1 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Способ меднения лавсановых нитей с недеструктирующей активацией поверхности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119910A RU2682577C1 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Способ меднения лавсановых нитей с недеструктирующей активацией поверхности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2682577C1 true RU2682577C1 (ru) | 2019-03-19 |
Family
ID=65805890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119910A RU2682577C1 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Способ меднения лавсановых нитей с недеструктирующей активацией поверхности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2682577C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114622191A (zh) * | 2020-12-10 | 2022-06-14 | 洛阳尖端技术研究院 | 芳纶纸蜂窝金属膜及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU113907A1 (ru) * | 1951-12-25 | 1957-11-30 | Е.И. Иванова | Раствор дл химического меднени пластмасс и других диэлектриков |
| WO1994013876A1 (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-23 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electroless plated aramid surfaces and a process for making such surfaces |
| WO1995034707A1 (en) * | 1994-06-16 | 1995-12-21 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | A process for making electroless plated aramid surfaces |
| RU2328551C1 (ru) * | 2006-11-15 | 2008-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (ГОУ ВПО СГТУ) | Способ меднения полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон |
| RU2363790C2 (ru) * | 2007-06-04 | 2009-08-10 | ООО "Гальвика" | Способ металлизации дисперсных тканых и нетканых материалов |
-
2018
- 2018-05-30 RU RU2018119910A patent/RU2682577C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU113907A1 (ru) * | 1951-12-25 | 1957-11-30 | Е.И. Иванова | Раствор дл химического меднени пластмасс и других диэлектриков |
| WO1994013876A1 (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-23 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electroless plated aramid surfaces and a process for making such surfaces |
| WO1995034707A1 (en) * | 1994-06-16 | 1995-12-21 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | A process for making electroless plated aramid surfaces |
| RU2328551C1 (ru) * | 2006-11-15 | 2008-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (ГОУ ВПО СГТУ) | Способ меднения полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон |
| RU2363790C2 (ru) * | 2007-06-04 | 2009-08-10 | ООО "Гальвика" | Способ металлизации дисперсных тканых и нетканых материалов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114622191A (zh) * | 2020-12-10 | 2022-06-14 | 洛阳尖端技术研究院 | 芳纶纸蜂窝金属膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0081129B1 (de) | Verfahren zur Aktivierung von Substratoberflächen für die stromlose Metallisierung | |
| JP5422812B2 (ja) | 無電解めっき用塗料組成物 | |
| JP3845823B2 (ja) | 天然繊維にカーボンナノチューブを被覆する方法 | |
| WO2007116493A1 (ja) | プラスチック用の表面改質液およびそれを利用したプラスチック表面の金属化方法 | |
| CN111254423B (zh) | 一种芳香族聚酰胺纤维电镀银的方法及应用 | |
| RU2682577C1 (ru) | Способ меднения лавсановых нитей с недеструктирующей активацией поверхности | |
| CN109957144A (zh) | 一种表面镀银导电填料的制备方法 | |
| Shao et al. | Durable electroless Ni and Ni-PB plating on aromatic polysulfonamide (PSA) fibers with different performances via chlorine-aided silver activation strategy | |
| Zhao et al. | Microstructure and properties of copper plating on citric acid modified cotton fabric | |
| KR101423169B1 (ko) | 전자파 차폐막의 제조방법 | |
| DE69504344T2 (de) | Verfahren zur stromlosen metallisierung von aramid-oberflächen | |
| RU2698809C1 (ru) | Способ изготовления композиционного материала на основе углеродных волокон | |
| KR101197723B1 (ko) | 무전해 도금법에 의한 니켈 도금된 탄소섬유의 제조방법 | |
| CN107083671A (zh) | 一种利用碳纤维废丝制备导电碳纤维的方法 | |
| CN116005145B (zh) | 一种绿色无污染的纳米银修饰碳纳米管的制备方法 | |
| CN112047646A (zh) | 一种石墨烯包覆玻璃纤维的制备方法 | |
| Yu et al. | Preparation and properties of copper-silver complex plating on PET fabrics | |
| RU2701829C1 (ru) | Способ меднения лавсановых нитей | |
| US11268194B2 (en) | Metal-plated carbon material and manufacturing method thereof | |
| EP1616044A2 (de) | Verwendung eines gegenstands als elektronisches bauteil | |
| JPS63165582A (ja) | 金属被覆繊維の製造方法 | |
| JP2002180370A (ja) | 金属酸化物コーティング用炭素繊維及びその製造方法 | |
| JP2586466B2 (ja) | 金属被覆炭素材料の製造法 | |
| US20210246558A1 (en) | Method of preparing nanocomposite material plated with network-type metal layer through silica self-cracks and wearable electronics carbon fiber prepared therefrom | |
| JP2005048243A (ja) | 導電性めっき繊維構造物およびその製造方法 |