金屬化導(dǎo)電纖維的制備研究.pdf

1、金屬化導(dǎo)電纖維結(jié)合了纖維和金屬的特性,相比于其它導(dǎo)電纖維,具有比重小、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn),并且其良好的柔韌性和抱合性使其具有靈活的可再加工成型性能,易與普通纖維混紡成紗,進(jìn)一步制成織物作為導(dǎo)電、抗靜電和電磁屏蔽材料,可顯著改善材料的手感和透氣性等性能,并降低材料的成本。金屬化導(dǎo)電纖維廣泛應(yīng)用于抗靜電、電磁屏蔽、抗熱輻射、抗菌、傳感器、智能紡織品、反射及吸收紫外線和紅外線等領(lǐng)域中。
　　 本論文采用化學(xué)鍍法與電鍍法共用的技術(shù),結(jié)合了化

2、學(xué)鍍法基材廣泛、鍍層致密均勻和電鍍法工藝設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),成功地制備了具有較高性能和較低成本的錫銅包覆金屬化導(dǎo)電錦綸纖維。活化是非金屬基材化學(xué)鍍前的關(guān)鍵工序,活化效果會(huì)直接影響到施鍍效果、鍍層質(zhì)量、鍍層結(jié)合牢度等。論文將纖維在自制的粘合劑中進(jìn)行浸軋后在一定溫度和時(shí)間下烘干成膜,其可牢固地與基材結(jié)合,并與活性中心金屬離子反應(yīng),通過(guò)還原活性中心金屬離子對(duì)纖維進(jìn)行化學(xué)鍍前活化,這一探索性的思路突破了現(xiàn)有的活化方式,對(duì)化學(xué)鍍活化方法的研究和應(yīng)用具

3、有一定的指導(dǎo)意義。論文對(duì)上述活化思路可行性進(jìn)行試探,首先制備了A粘合劑并浸軋于纖維表面后絡(luò)合鈀離子,采用硼氫化鈉進(jìn)行還原活化,發(fā)現(xiàn)采用該方法可以成功在錦綸纖維表面化學(xué)鍍銅。然后在該方法基礎(chǔ)上,對(duì)活化工藝進(jìn)行改進(jìn),制備了B粘合劑,以價(jià)格更低廉的銀代替鈀作為化學(xué)鍍銅催化活性中心,并直接使用鍍液中的甲醛對(duì)纖維表面的銀進(jìn)行還原,研究發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的化學(xué)鍍銅活化工藝同樣可行、有效,降低了制備成本,簡(jiǎn)化了制備工藝。為防止鍍銅層氧化,增強(qiáng)導(dǎo)電纖維的耐久使

4、用性能,論文在錦綸纖維化學(xué)鍍銅的基礎(chǔ)上進(jìn)行了電鍍錫,制得了性能優(yōu)良的錫銅包覆金屬化導(dǎo)電纖維。結(jié)論如下:
　　 1.制備得到的A粘合劑可有效地絡(luò)合鈀離子,纖維浸軋A粘合劑使其表面具有固定鈀的功能。通過(guò)硼氫化鈉原位還原鈀離子對(duì)纖維進(jìn)行活化得到超細(xì)金屬鈀微粒催化層,由于A粘合劑的“鉚定作用”使得生成的金屬鈀活化中心既不脫落也不沉降,進(jìn)而能高效的引發(fā)化學(xué)鍍。將活化后的錦綸纖維在化學(xué)鍍銅液中施鍍,得到表面均勻地覆蓋了一層細(xì)致的純銅層的化學(xué)

5、鍍銅錦綸纖維,電阻率為2.20×10-4ΩQ·cm。銅層與錦綸基材呈明顯的皮芯結(jié)構(gòu),具有較大的結(jié)合牢度,銅層平均晶粒尺寸為19.9nm。
　　 2.制備得到的B粘合劑能有效地與AgNO3發(fā)生反應(yīng),纖維浸軋B粘合劑使其表面具有固定銀的功能。將與AgNO3發(fā)生反應(yīng)后的錦綸纖維直接置于化學(xué)鍍銅液中加熱,纖維表面的銀由于甲醛的還原作用優(yōu)先還原形成銀原子,而銀原子又可進(jìn)一步引發(fā)化學(xué)鍍銅,將鍍液中的銅沉積于纖維表面,得到均勻分布的Ag/Cu

6、復(fù)合原子超細(xì)微粒層負(fù)載的錦綸纖維,并繼續(xù)自催化化學(xué)鍍銅,隨著時(shí)間的增加,表面微粒逐漸增多并連成片狀,得到一層致密均勻的純鍍銅層,與錦綸基材形成皮芯結(jié)構(gòu),結(jié)合牢度大。同時(shí),浸軋時(shí)粘合劑用量、改性劑用量、改性溫度和時(shí)間以及化學(xué)鍍時(shí)間對(duì)化學(xué)鍍銅錦綸纖維導(dǎo)電性能的均有影響,選定最優(yōu)化條件為粘合劑B用量30 g·L-1、改性劑用量5 g·L-1、改性溫度80℃、改性時(shí)間10min、施鍍時(shí)間30 min,此時(shí)化學(xué)鍍銅錦綸纖維電阻率為7.27×10-

7、5Ω·cm,增重率為60％左右,平均晶粒尺寸大小為16.4 nm。
　　 3.化學(xué)鍍銅錦綸纖維暴露于空氣中,銅層極易發(fā)生氧化導(dǎo)致導(dǎo)電性能逐漸發(fā)生下降,影響其長(zhǎng)期使用性能。論文進(jìn)一步在錦綸纖維化學(xué)鍍銅的基礎(chǔ)上進(jìn)行電鍍錫來(lái)對(duì)銅層實(shí)施保護(hù),制備得到了錫銅包覆的導(dǎo)電錦綸纖維。選擇電鍍電壓和時(shí)間分別為1V、6 min作為最優(yōu)化電鍍工藝,此時(shí)電阻率為4.23×10-5Ω·cm、增重率為100％左右,錫的平均晶粒尺寸為32.0 nm,外層金屬