一種提高芳綸纖維表面化學(xué)鍍銀層抗腐蝕性能的方法

本發(fā)明涉及一種提高芳綸纖維表面化學(xué)鍍銀層抗腐蝕性能的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子和信息技術(shù)的高速發(fā)展，電磁波引起的電磁干擾問(wèn)題日益嚴(yán)重，電磁輻射不僅會(huì)干擾電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，也會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。因此，開發(fā)可靠的高性能電磁屏蔽材料，對(duì)于提高電子產(chǎn)品和設(shè)備的安全可靠性，確保信息通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、武器平臺(tái)等的安全暢通，以及保護(hù)人類健康和周圍環(huán)境均具有重要的意義。

2、柔性電磁屏蔽織物是個(gè)體防護(hù)和航空航天輕量化亟需解決的關(guān)鍵材料。芳綸纖維具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐高溫、耐酸堿等優(yōu)異性能，選擇芳綸為基體制備的導(dǎo)電纖維可以應(yīng)用在航天航空、潛艇、電纜、生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。纖維金屬化的方法有化學(xué)氣相沉積、化學(xué)鍍、磁控濺射、電鍍等，利用化學(xué)鍍技術(shù)制備鍍銀芳綸導(dǎo)電纖維不僅成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、易于工業(yè)化，而且所制備的導(dǎo)電纖維質(zhì)量較輕，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性、耐腐蝕性和導(dǎo)電性等多種性能。銀鍍層易受大氣中硫化物、氰化物等腐蝕介質(zhì)以及紫外線輻射腐蝕，嚴(yán)重影響銀鍍層的導(dǎo)電性能，因此需要對(duì)芳綸纖維銀鍍層進(jìn)行防護(hù)。應(yīng)用較為廣泛的防護(hù)方法是(1)涂覆有機(jī)類防護(hù)劑，形成有機(jī)絡(luò)合物鈍化膜以隔絕銀與腐蝕介質(zhì)的接觸。然而，有機(jī)類防護(hù)劑形成的膜層熱穩(wěn)定性和與基體的結(jié)合力較差，對(duì)芳綸纖維織物的阻燃性、導(dǎo)電性和耐久性都有一定的影響。(2)金屬防護(hù)：在銀表面沉積一層貴金屬，如鈦、金、鉑、鈀等金屬，該方法一般通過(guò)磁控濺射等沉積，工藝復(fù)雜，性價(jià)比不高。(3)無(wú)機(jī)類的防護(hù)膜，此類膜耐腐蝕性能好，但該方法涉及到高溫處理不適合芳綸纖維防護(hù)，且防護(hù)膜不導(dǎo)電，膜的柔韌性較差。

3、石墨烯作為一種納米材料，具備多種優(yōu)異性能，如高導(dǎo)電性、高熱導(dǎo)率、高縱橫比、大比表面積、豐富的官能團(tuán)和超輕質(zhì)量以及穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等，在電磁屏蔽材料中具有很大的應(yīng)用潛力。同時(shí)，石墨烯可以有效阻擋水蒸氣、氧氣等氣體原子的通過(guò)，石墨烯本身也還具有較好的防腐蝕性能，可以阻擋腐蝕性介質(zhì)。石墨烯可與基體金屬鈍化形成保護(hù)膜層，增強(qiáng)防護(hù)能力。石墨烯片具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性，可以抑制陽(yáng)極反應(yīng)，從而減緩了金屬的腐蝕。因此，在芳綸纖維化學(xué)鍍銀層表面涂覆石墨烯涂層具有優(yōu)異的物理屏障和阻隔性能，能夠?qū)饘倩w起到良好的保護(hù)作用，同時(shí)還能增強(qiáng)芳綸纖維的阻燃性、導(dǎo)電性和耐久性。

4、在先申請(qǐng)文件情況如下：

5、(1)化學(xué)復(fù)合鍍液及其制備方法(cn?114855151b)：本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)化學(xué)復(fù)合鍍鎳，在化學(xué)復(fù)合鍍液中包括以下組分：鎳鹽、還原劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、鉬酸鹽、氧化鈰粉末和氧化石墨烯粉末等。

6、該發(fā)明有以下缺點(diǎn)：1、石墨烯只是改善鍍層性能，沒(méi)有形成抗腐蝕鍍層；2、石墨烯沒(méi)有定向沉積，所得石墨烯隨機(jī)分布，膜覆蓋性不強(qiáng)；2、該方法為化學(xué)鍍ni-p鍍層，不涉及化學(xué)鍍銀。

7、(2)一種鈍化處理鍍銀銅線表面用防腐蝕劑及使用方法(授權(quán)公告號(hào)cn114921787b)：首先對(duì)鍍銀銅線表面進(jìn)行初步鈍化，即先將鍍銀銅線在三價(jià)鉻鹽和三價(jià)鈷鹽混合物的防腐蝕劑中鈍化，取出清洗并烘干，再在有機(jī)磷酸類與烷基硫醇類混合物防腐蝕劑中鈍化，取出烘干，常溫老化24小時(shí)。

8、該發(fā)明中有機(jī)物防護(hù)劑具有以下缺點(diǎn)：1、有機(jī)防護(hù)劑導(dǎo)電性較差；2、有機(jī)防護(hù)劑容易老化；3、有機(jī)防護(hù)劑的阻燃性能較差。因此對(duì)于及要求阻燃又要求導(dǎo)電的電磁屏蔽導(dǎo)電纖維不合適。

9、(3)具有防變色層的鍍銀纖維及其制法(cn?101725036?b)：采用磁控濺射在纖維的表面鍍銀，然后繼續(xù)在同一鍍膜環(huán)境中，將化學(xué)性穩(wěn)定而在空氣中不易變質(zhì)的金屬元素鈦、金、鉑、鈀等金屬或合金，形成類薄膜附著在鍍銀層表面。

10、該發(fā)明中具有以下缺點(diǎn)：1、磁控濺射設(shè)備較昂貴，鍍層工藝復(fù)雜；2、貴金屬類的鍍層成本較高；3、因?yàn)閷?dǎo)體的趨膚效應(yīng)，復(fù)合鍍層不能完全發(fā)揮銀的良好導(dǎo)電性，降低鍍銀纖維導(dǎo)電性。

11、(4)一種防止銀變色的中間體、組合物、防變色銀及制備方法(cn?109338340b)：將硼酸和正硅酸乙酯有機(jī)溶液混合，再和硝酸鉍混合，得到防止銀變色的中間體；將銀浸泡于防止銀變色的中間體中后取出，銀表面形成中間體層；對(duì)中間體層進(jìn)行熱處理，先加熱后降溫，得到二氧化硅、三氧化二硼及三氧化二鉍玻璃層，防止銀受到腐蝕。

12、該發(fā)明中具有以下缺點(diǎn)：1、該方法工序復(fù)雜，存在高溫處理，超出芳綸纖維的耐溫性能；2、玻璃氧化不導(dǎo)電；3、玻璃氧化物脆性大，影響鍍銀纖維的柔韌性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種提高芳綸纖維表面化學(xué)鍍銀層抗腐蝕性能的方法。

2、本發(fā)明具體通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種提高芳綸纖維表面化學(xué)鍍銀層抗腐蝕性能的方法，包括：

4、1)先通過(guò)“溶脹-嵌入”納米銀改性預(yù)處理；

5、2)然后通過(guò)化學(xué)預(yù)鍍銀層在芳綸纖維表面構(gòu)建銀導(dǎo)電層；

6、3)最后通過(guò)電場(chǎng)輔助復(fù)合化學(xué)鍍?cè)诒砻嫱扛层y-石墨烯復(fù)合鍍層。

7、進(jìn)一步地，所述步驟1)“溶脹-嵌入”納米銀改性預(yù)處理包括：

8、1)除油：采用丙酮或無(wú)水乙醇除去芳綸纖維表面殘留的油脂或污染物；

9、2)溶脹嵌入：配置銀鹽溶液，包含硝酸銀，溶劑為二甲亞砜和n-甲基吡咯烷酮至少一種，將催化劑的銀離子注入到纖維的表皮之中；

10、3)還原：將表皮植入ag離子的芳綸浸入硼氫化鈉的水溶液中，使纖維表皮的agno3被還原成金屬ag顆粒，該ag顆粒將作為化學(xué)鍍反應(yīng)的催化劑。

11、進(jìn)一步地，所述步驟1)除油具體為將芳綸纖維浸入丙酮或無(wú)水乙醇溶液(純?nèi)芤?00％)中超聲0.5-2h后，用去離子水反復(fù)清洗后在40-60℃烘干3-10h。

12、進(jìn)一步地，所述步驟2)溶脹嵌入，所述銀鹽溶液中硝酸銀為0.1-0.2mol/l，溶劑與水的體積比為1：1，在溫度為90℃下將催化劑的銀離子注入到纖維的表皮之中。

13、進(jìn)一步地，所述步驟3)還原中硼氫化鈉的水溶液為5-10g/l，還原時(shí)間為15-30min，溫度為室溫。

14、進(jìn)一步地，所述步驟2)具體包括：先分別配置銀鹽溶液a和還原劑溶液b，再將二者混合得到化學(xué)鍍?nèi)芤篶，最后將所述步驟1)預(yù)處理后的織物置于化學(xué)鍍?nèi)芤篶中，在25～30℃鍍覆0.5-3h，即獲得銀白色的鍍銀織物。

15、進(jìn)一步地，所述銀鹽溶液a包含agno3、25％氨水、乙二胺和koh，具體比例2-6：15-30：5-10：2-5g/l。

16、進(jìn)一步地，所述還原劑溶液b包含葡萄糖，酒石酸鈉，乙醇和聚乙二醇，具體比例2-5：1-3：15-25：5-10g/l。

17、進(jìn)一步地，所述步驟3)中符合化學(xué)鍍具體包括：

18、1)銀-石墨烯復(fù)合化學(xué)鍍：將0.01-0.05g/l的表面活性劑加入去離子水中攪拌均勻，再加入10-50mg/l的石墨烯，在超聲波作用下機(jī)械攪拌均勻后形成溶液d，將溶液d緩慢加入溶液c中并超聲振動(dòng)下機(jī)械攪拌，得到復(fù)合化學(xué)鍍液e；

19、2)電場(chǎng)輔助復(fù)合化學(xué)鍍：將復(fù)合化學(xué)鍍?nèi)芤篹倒入渡槽內(nèi)，將所述鍍銀織物按照電場(chǎng)平行方向在聚四氟乙烯框上進(jìn)行纏繞，打開電源施加電場(chǎng)，渡槽內(nèi)配有超聲波和機(jī)械攪拌裝置，保持鍍液的穩(wěn)定均勻。

20、進(jìn)一步地，所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

21、本發(fā)明具有以下有益效果：

22、1.“溶脹嵌入”納米銀改性方法，可以將納米尺度的銀顆粒植入纖維表層，該顆粒既是鍍層生長(zhǎng)的催化劑，又對(duì)鍍層起到錨固作用，該方法可以解決芳綸纖維難以金屬化的問(wèn)題，鍍層牢固，且最大限度的保持纖維的力學(xué)性能，同事避免金屬鈀的使用，綠色環(huán)保低成本。

23、2.采用銀-石墨烯復(fù)合化學(xué)鍍方法，將石墨烯溶液和化學(xué)鍍液進(jìn)行混合，可以同步沉積銀-石墨烯復(fù)合鍍層；

24、3.同時(shí)，在混合化學(xué)鍍的同時(shí)加入電場(chǎng)，可以使隨機(jī)懸浮的石墨烯片層再溶液中定向排列，化學(xué)鍍銀的同時(shí)在纖維表面形成平鋪排列的石墨烯涂層，該涂層既具有良好的導(dǎo)電性，也能夠較好地發(fā)揮石墨烯的阻隔性能、抗菌和抗腐蝕性能，保護(hù)銀鍍層。