一種鎳基磁性導電紙的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于導電紙材料技術領域，具體涉及一種鎳基磁性導電紙的制備方法。
【背景技術】
[0002]自1946年布倫爾和里迪爾發現化學鍍鎳工藝以來，化學鍍已被廣泛地應用在化學、機械、汽車、電子以及航空航天等工業部門。與電鍍相比，化學鍍不需要外加電源，利用溶液中的還原劑將金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面上形成鍍層，操作方便，工藝簡單，鍍層均勻，孔隙率小，外觀良好，而且能在塑料、陶瓷等多種非金屬基體上沉積。采用玻璃纖維和水的懸浮液中加入銀氨溶液，類似于制造玻璃鏡那樣，利用化學還原的方法使銀析出沉淀在玻璃纖維上，已鍍銀的玻璃纖維再與各種類型的紙張結合制造導電紙。該類導電紙的電導率容易隨空氣相對濕度的變化而變化，導電性能不穩定。采用金屬離子型化合物通過電化學的方法，直接在紙的表面鍍上一層導電金屬物質，可以制備導電紙。紙基化學鍍法制備導電紙，化學鍍所用的催化劑為膠體鈀，根據需要，鍍層可只吸附于紙頁外表面，也可只吸附于紙頁內部，內部化學鍍紙電阻較大。鍍鎳的濾紙具有磁性和導電性，可用于電磁屏蔽。單面化學鍍紙具有防止帶電的效果，可用作接地天線的包裝材料，電容紙之類的紙張外表面經化學鍍可制電容器，化學鍍紙還可用作磁性記錄材料等。
[0003]目前化學鍍鎳制備磁性導電紙，主要存在以下幾方面問題:(1)需要對紙表面進行粗化，以提高鎳與紙基材的結合力；(2)需要利用貴金屬鈀、金等為催化活化劑，使得導電紙制備成本居高不下；(3)大多只能對整張紙進行化學鍍鎳，不利于鎳材料的節約使用；
[4]要實現紙上區域選擇性化學鍍，或構建磁性圖形，需要借助特殊的儀器設備，如打印機、壓印機等，一旦圖形確定，無法進行修改。
[0004]本發明的基本原理是，先將纖維素紙表面改性，在紙表面嫁接功能分子一一甲殼素，甲殼素與金屬離子有強的螯合力，從而避免了表面粗化的工藝；將表面改性后的纖維素紙吸附金屬鎳離子，再用還原劑將鎳離子還原成單質鎳，作為化學鍍的催化活化劑，這樣不但避免了貴金屬鈀、金的使用，降低了生產成本，還避免了傳統工藝中金屬鈀、金等作為雜質殘留在鎳鍍層中，形成電位差，導致鎳鍍層不穩定。以水性筆書寫的方式在紙上構建催化活化圖形，再進行化學鍍鎳顯影，得到磁性鎳圖形，一旦圖形有問題，可以用水性筆反復加工，便于修改和再設計，極大了降低了設計和應用成本，解決了傳統印刷工藝圖形修改不便的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提出一種鎳基磁性導電紙的制備方法。具體工藝包括纖維素紙洗凈、改性、鎳離子吸附、磁性圖形預制以及化學鍍鎳等。本發明制備的鎳基磁性導電紙具有以下優點:(1)以水性筆制備磁性導電紙，簡單易行；(2)磁性材料鎳與纖維素紙結合緊密，材料的可靠性好；(3)可以在無膠狀態下將磁性紙粘貼在磁性介質上；(4)磁性鎳在紙上的區域分布及含量可調。
[0006]本發明提出的鎳基磁性導電紙的制備方法，具體步驟為:
(1)清潔纖維素紙:將纖維素紙漂洗、烘干；
(2)纖維素紙改性:將清潔后的纖維素紙浸泡在改性溶液中3?5分鐘，取出，烘干；
(3)鎳離子吸附:將改性后的纖維素紙浸泡在含鎳離子溶液中5?10分鐘，取出，烘干;
(4)磁性圖形預制:在水性筆中加注還原性墨水，在鎳離子吸附的纖維素紙上書寫圖案，書寫完畢，在空氣中放置10~20分鐘，洗凈，烘干；
(5)化學鍍鎳:將預制圖案的纖維素紙浸泡在鎳化學鍍液中，于10~30°C化學鍍10?30分鐘，取出洗凈，烘干，制得鎳基磁性導電紙。
[0007]本發明中，步驟(I)改性溶液的溶質為甲殼素；溶劑為醋酸；改性溶液的質量濃度為 1%~3%。
[0008]本發明中，含鎳離子溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為:氯化鎳的濃度為4~6 g/L，酒石酸鈉鉀的濃度為8~12 g/L，乙二胺的濃度為2~3 g/L。
[0009]本發明中，還原性墨水的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為:硼氫化鉀的濃度為1~3 g/L，碳酸鉀的濃度為3~9 g/L，甘油的濃度為10~30 g/L。
[0010]本發明中，鎳化學鍍液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為:硫酸鎳的濃度為4~8 g/L，亞磷酸氫鈉的濃度為20~40 g/L，氨水的濃度為4~8 g/L，焦磷酸鈉的濃度為2~4 g/L，水合肼的濃度為1~2 g/L ο
[0011]本發明制備的鎳基磁性導電紙可廣泛用于醫療器械、可穿戴電子產品等工業領域。
【附圖說明】
[0012]圖1為鎳基磁性導電紙的光學照片(黑色線條為鎳圖形)。
【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例進一步描述本發明。
[0014]實施例1
將纖維素紙用去離子水淋洗干凈，烘干，置于濃度為1%的甲殼素的醋酸溶液中，浸泡3分鐘，取出，用去離子水淋洗干凈，烘干，得表面改性的纖維素紙。
[0015]將4g氯化鎳，8g酒石酸鈉鉀，2g乙二胺溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為1L，得含鎳離子溶液。
[0016]將改性后的纖維素紙置于上述溶液中，放置5分鐘，取出，烘干，得鎳離子吸附的纖維素紙。
[0017]將Ig硼氫化鉀，3g碳酸鉀，1g甘油溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為1L，得還原性墨水。
[0018]在水性筆中加注上述還原性墨水，在鎳離子吸附的纖維素紙上書寫圖案，書寫完畢，在空氣中放置10分鐘，洗凈，烘干，得磁性圖形預制的纖維素紙。
[0019]將4g硫酸鎳，20g亞磷酸氫鈉，4g氨水，2g焦磷酸鈉，Ig水合肼溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為1L，得化學鍍鎳溶液。
[0020]將預制圖案的纖維素紙浸泡在鎳化學鍍液中，于10°C化學鍍10分鐘，取出洗凈，烘干，制得鎳基磁性導電紙，剝離強度能通過3M公司思高?膠帶的測試，飽和磁化強度3.2emu/g0
[0021]實施例2
將纖維素紙用去離子水淋洗干凈，烘干，置于濃度為3%的甲殼素的醋酸溶液中，浸泡5分鐘，取出，用去離子水淋洗干凈，烘干，得表面改性的纖維素紙。
[0022]將6g氯化鎳，12g酒石酸鈉鉀，3g乙二胺溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為1L，得含鎳離子溶液。
[0023]將改性后的纖維素紙置于上述溶液中，放置10分鐘，取出，烘干，得鎳離子吸附的纖維素紙。
[0024]將3g硼氫化鉀，9g碳酸鉀，30g甘油溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為1L，得還原性墨水。
[0025]在水性筆中加注上述還原性墨水，在鎳離子吸附的纖維素紙上書寫圖案，書寫完畢，在空氣中放置20分鐘，洗凈，烘干，得磁