一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的制備方法。該工藝通過化學鍍方法在芳香族聚酰胺纖維表面鍍覆金屬導電薄層，從而賦予纖維抗靜電及導電功能，同時保留了纖維的輕質高強、耐熱阻燃，手感柔軟等固有特性，是一種新型復合材料。可廣泛應用于航空、航天、航海、軍工、醫療等特種領域，用作個體防護的電磁屏蔽材料和輕質導電材料。
【背景技術】
[0002]芳香族聚酰胺纖維簡稱芳輪'纖維，英文為Aramid fiber，最先由美國杜邦公司研制，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優良性能，其強度是鋼絲的5?6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2?3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5左右，在560度的溫度下，不分解，不熔化。它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期。芳綸及其復合材料已廣泛用于航空航天和軍事用途，如波音757、767等飛機的殼體、防彈衣、防彈背心、頭盔、航天加壓服裝、高強度降落傘、導彈殼體材料、特種纜線、火箭殼體、航天飛機貯能罐和其他高壓容器等。芳綸的發現，被認為是材料界一個非常重要的歷史進程，因此被稱為“夢的纖維”。
[0003]但芳綸纖維同其它高分子材料一樣，其良好的電絕緣性和介電性能，限制了芳綸纖維在一些領域的應用。目前，賦予芳綸纖維導電性的方法主要有磁控濺射、共混紡絲、化學鍍等方法。專利CN 103668944 A講述了一種芳綸鍍銀導電纖維的制備方法，但其制備過程中采用粗化方法破壞了纖維的表皮結構，損壞了纖維的力學性能，且沉積的鍍層與纖維的結合力較差，容易脫落，且鍍層的穩定性很差，易氧化，導電性會隨時間的延長而下降。
[0004]目前國內導電纖維多以滌纟侖，尼龍，棉纖維等為基底。以芳綸纖維為基底的導電纖維鮮有報道，且存在很多缺陷，鍍層與纖維基體的結合力很差，尚未有性能優異的工業化產品面世。國外僅有美國杜邦公司掌握生產該類產品的核心技術。
[0005]本專利采用化學鍍方法制備鍍鎳導電芳綸纖維，鍍鎳導電芳綸纖維如圖1所示。與國內已有的關于導電芳綸纖維的報道相比，本專利所采用的方法不僅在工藝上操作簡單、經濟，且獲得的鍍層與纖維基體的結合力強，鍍層的性質穩定，耐磨性、耐蝕性好。所制備的鍍鎳導電芳綸纖維導電性能優異，在電磁屏蔽領域具有廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0006]本發明目的之一是提供一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維。
[0007]本發明目的之二是提供一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的制備方法。
[0008]本發明通過對基體纖維(芳香族聚酰胺纖維)先進行清洗除油處理，除去纖維在加工過程中所吸附的油劑和表面污垢；除油后，對纖維表面進行預處理，使纖維溶脹，增大纖維表面積和潤濕性，并在表面吸附一層還原后具有催化活性的金屬離子，改善纖維基體和后續鍍層的結合牢度；將預處理后的纖維放入還原劑的溶液中浸漬，使吸附在纖維表面的金屬離子被還原成金屬顆粒，該金屬顆粒層可以作為纖維和后續鍍層間的錨接點，同時也具有催化的功能；然后在纖維的表面化學鍍鎳，最終得到一種鍍鎳芳香族聚酰胺導電纖維。
[0009]本發明一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的制備方法，其特征在于具有如下的過程和步驟:
a.洗滌及除油:將芳香族聚酰胺纖維放入丙酮中，超聲波清洗40?80min后取出，用去離子水漂洗干凈；
b.預處理:將除油后的纖維放入5?50g/L硝酸銀的二甲亞砜溶液中，在30?100°C下，浸漬I?4 h后取出，用去離子水漂洗干凈；
c.還原:將預處理后的纖維放入5~25g/L還原劑硼氫化鈉水溶液或硼氫化鉀水溶液中浸漬，在20?50 °〇下，浸漬20?60 min后取出；
d.化學鍍鎳:
鍍鎳液用下列物質和水配制而成，反應液中各物質的含量為:
硫酸镲15?40g/L
次亞磷酸鈉(還原劑)10?20 g/L
二甲氨基硼烷(還原劑)3?10g/L
檸檬酸鈉(絡合劑)20?30 g/L
氨水(PH調節劑)5?15ml/L
將還原后的芳纟侖纖維浸入鍍镲液中，40?80 °0下，反應0.5?I h后取出，用去離子水漂洗干凈，置于干燥箱中干燥30 min,得到表面均勻鍍覆有鎳的芳香族聚酰胺纖維，BP導電芳綸纖維。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的SM圖。
【具體實施方式】
[0011]現將本發明的實施例敘述于后。
[0012]實施例1
本實施例的具體過程和步驟如下所述:
(I)除油:將芳香族聚酰胺纖維放入丙酮溶液中，超聲波清洗60 min后取出，用去離子水漂洗干凈。
[0013](2)預處理:將纖維浸入5 g/L硝酸銀的二甲亞砜溶液中，50 °C下浸泡Ih后取出。
[0014](3)還原:將預處理后的纖維放入15g/L硼氫化鈉溶液中進行還原處理，溫度為20°C,60 min后取出。
[0015](4)化學鍍鎳:將還原后的纖維放入鍍鎳溶液中，化學鍍鎳液組成為:硫酸鎳40g/L，次亞磷酸鈉10 g/L，二甲氨基硼烷10g/L，檸檬酸鈉30 g/L，氨水15ml/L，鍍液溫度為40°C，施鍍時間0.5ho
[0016]實施例2
本實施例的具體過程和步驟如下所述:
(I)除油:將芳香族聚酰胺纖維放入丙酮溶液中，超聲波清洗40 min后取出，用去離子水漂洗干凈。
[0017](2)預處理:將纖維浸入30 g/L硝酸銀的二甲亞砜溶液中，100°C下浸泡4h后取出。
[0018](3)還原:將預處理后的纖維放入5g/L硼氫化鉀溶液中進行還原處理，溫度為50°C, 30 min后取出。
[0019](4)化學鍍鎳:將還原后的纖維放入鍍鎳溶液中，化學鍍鎳液組成為:硫酸鎳15g/L，次亞磷酸鈉20 g/L，二甲氨基硼烷3g/L，檸檬酸鈉20 g/L，氨水5ml/L，鍍液溫度為60°C，施鍍時間Ih。
[0020]實施例3
本實施例的具體過程和步驟如下所述:
(I)除油:將芳香族聚酰胺纖維放入丙酮溶液中，超聲波清洗SOmin后取出，用去離子水漂洗干凈。
[0021](2)預處理:將纖維浸入50g/L硝酸銀的二甲亞砜溶液中，30 °C下浸泡2h后取出。
[0022](3)還原:將預處理后的纖維放入25g/L硼氫化鈉溶液中進行還原處理，溫度為35°C, 20 min后取出。
[0023](4)化學鍍鎳:將還原后的纖維放入鍍鎳溶液中，化學鍍鎳液組成為:硫酸鎳25g/L，次亞磷酸鈉15 g/L，二甲氨基硼烷6g/L，檸檬酸鈉25 g/L，氨水10ml/L，鍍液溫度為80°C，施鍍時間Ih。
【主權項】
1.一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的制備方法，其特征在于具有如下的過程和步驟: a.洗滌及除油:將芳香族聚酰胺纖維放入丙酮中，超聲波清洗40?80min后取出，用去離子水漂洗干凈； b.預處理:將除油后的纖維放入5?50g/L硝酸銀的二甲亞砜溶液中，在30?100°C下，浸漬I?4 h后取出，用去離子水漂洗干凈； c.還原:將預處理后的纖維放入5~25g/L還原劑硼氫化鈉水溶液或硼氫化鉀水溶液中浸漬，在20?50 °〇下，浸漬20?60 min后取出； d.化學鍍鎳: 鍍鎳液用下列物質和水配制而成，反應液中各物質的含量為: 硫酸镲15?40g/L 次亞磷酸鈉(還原劑)10?20 g/L 二甲氨基硼烷(還原劑)3?10g/L 檸檬酸鈉(絡合劑)20?30 g/L 氨水(PH調節劑)5?15ml/L 將還原后的芳纟侖纖維浸入鍍镲液中，40?80 °0下，反應0.5?I h后取出，用去離子水漂洗干凈，置于干燥箱中干燥30 min,得到表面均勻鍍覆有鎳的芳香族聚酰胺纖維，BP導電芳綸纖維。
【專利摘要】本發明涉及一種鍍鎳芳香族聚酰胺纖維的制備方法，具體包括如下步驟：(a)洗滌及除油；(b)采用預處理試劑對纖維表面進行預處理，使纖維溶脹，表面吸附一層還原后具有催化活性的金屬離子，增大纖維表面積和潤濕性；(c)還原；(d)化學鍍鎳。本發明制備的鍍鎳芳香族聚酰胺纖維，兼具優異的導電性能和耐熱、阻燃、輕質、高強等特性，且鎳鍍層的耐磨性、抗腐蝕性能優良。該鍍鎳纖維可用于制備抗靜電和電磁屏蔽織物，以及特種電纜的屏蔽層及導體材料。因此，可廣泛應用于航空、航天、軍工、通訊等特殊部門；也可以滿足從事雷達、醫療和電視轉播等工作人員的個體防護需求。
【IPC分類】C23C18/20, C23C18/36
【公開號】CN104894539
【申請號】CN201510313388
【發明人】白瑞成, 龐宏偉, 唐志勇, 邵勤思, 張濤, 李愛軍
【申請人】上海大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月10日