專利名稱：一種導電纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導電纖維，同時還涉及該導電纖維的制備方法。
技術(shù)背景-
合成纖維在使用過程中易產(chǎn)生靜電，對工業(yè)生產(chǎn)和人民生活都會帶來危害。隨著 高科技的發(fā)展，靜電危害所造成的后果已不僅僅限于安全問題，靜電放電造成的頻譜 干擾危害，是在電子、通信、航空、航天以及一切應(yīng)用現(xiàn)代電子設(shè)備、儀器的場合， 導致設(shè)備運轉(zhuǎn)故障、信號丟失、誤碼的直接原因之一。
在石油、化工、精密機械、煤礦、食品、醫(yī)藥等行業(yè)，均對靜電防護有特殊的要 求；隨著微電子、精密加工、生化制藥技術(shù)的突飛猛進，對無塵、凈潔車間的要 求也越來越高，因而高質(zhì)量的無塵、無菌服異軍突起。無塵服、無菌服對面料的要 求很高， 一般采用滌綸長絲與導電絲交織而成。
導電纖維廣泛應(yīng)用于紡織品、通用工程、耐熱工程塑料、汽車制造、運動器材、 航空及宇航等方面，目前可用于紡織加工的導電纖維的種類主要包括炭黑系導電纖 維、導電高分子型纖維、金屬化合物型導電纖維、金屬系導電纖維。
炭黑系導電纖維是一種比較古老的產(chǎn)品，是以炭黑為導電成分的，因此纖維通常 為灰黑色，使應(yīng)用范圍受到限制。
導電高分子纖維是利用聚苯胺、聚吡咯導電性制備導電纖維，其產(chǎn)品特點是纖維 的手感很好，但由于該方法工藝復雜，制造成本昂貴，某些導電聚合物的單體有毒且 被懷疑是致癌物質(zhì)而受到限制。
金屬化合物型導電纖維主要利用銅、銀、鎳和鎘的硫化物和碘化物的導電性能， 使纖維具有導電性；此方法只能生產(chǎn)纖維上含CN，而對于無一CN的其他纖維，導 電物質(zhì)就無法與纖維發(fā)生絡(luò)合，因此影響了纖維對金屬化合物的吸附和吸附牢度，故 無法制得導電性能優(yōu)良的纖維。
金屬系導電纖維，這類纖維是利用金屬的導電性能而制得的。主要方法有直接拉 絲法即將金屬線反復通過模具進行拉伸，制成直徑4一16tol的纖維。主要的金屬 種類有不銹鋼、銅和鋁等。其他類似的方法還有切削法，即將金屬直接切削成纖維狀 的細絲。此方法成本較高，而且很細的纖維很難操作。另一種方法是金屬噴涂法它 是將普通纖維先進行表面處理，再用真空噴涂或化學電涂法將金屬沉降在纖維表面， 使纖維具有金屬一樣的導電性。金屬系導電纖維的導電性能接近于純金屬，是導電性
能最好的一種纖維，采用化學鍍法，此方法對環(huán)境的污染比較嚴重，而且鍍液的使用 周期短，成本較高。另外，傳統(tǒng)的真空噴涂法和沉降法制得的導電纖維牢度一般，用 纖維的手感比較差，抱合困難，因而限制了它的進一步推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的之一是提供一種產(chǎn)品結(jié)合牢固，手感柔軟， 優(yōu)良的染色性和導電性、耐化學性、耐洗性好的導電纖維。目的之二是提供制備工藝 簡單，成本低，可規(guī)?；a(chǎn)的導電纖維的制備方法。
本發(fā)明的目的之一可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)
在經(jīng)等離子體處理后的整好經(jīng)的成排纖維外有厚度為0.005~0.5nm的真空物理鍍
金屬鍍層。
本發(fā)明的目的之一還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)
所述的真空物理鍍金屬鍍層外有厚度為0.5~3pm的電鍍層;所述的電鍍層選自錫、
鋅、金、銀、鎳、銅、鐵或含該金屬的化合物或組合物鍍層；其中當電鍍層厚度為 0.5nm~l|xm，效果更好。
所述的纖維選自聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇 纖維、聚氯乙烯纖維、聚氨酯纖維、滌綸纖維、腈綸纖維、維給纖維、氨論纖維或玻 璃纖維中的一種或者多種混合，單絲纖度小于500D。
所述的真空物理鍍是指離子鍍、磁控濺射鍍或蒸發(fā)鍍；所述的物理鍍金屬鍍層選 自鋁、鎳、銅、鐵、鈷、鋅、錫、銀、金、鈦、硅、鉻、不銹鋼或它們的合金鍍層， 厚度為0.05~0.1pm。
本發(fā)明的目的之二可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)
a.先將纖維進行整經(jīng)；
b. 然后在整好經(jīng)的成排纖維上進行等離子體處理，控制表面達因值為55-75;
c. 再在經(jīng)等離子體處理后的成排纖維外通過真空物理鍍產(chǎn)生物理鍍金屬鍍層，電 阻率數(shù)量級為10乙10。Q cm。
本發(fā)明的目的之二還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)
在所述的物理鍍金屬鍍層外再進行電鍍金屬層，電阻率數(shù)量級《10GQ.cm;所述 的等離子體處理包括離子束處理或加負偏壓。
本發(fā)明所述的真空物理鍍工藝條件
其中磁控濺射方法是非常可取的，真空度為100Pa或者更少，其中真空度選自 10AlPa為優(yōu)選方案，連續(xù)巻繞式鍍速為0.4-8.0m/min。 本發(fā)明所述的金屬電鍍銅工藝條件
焦磷酸銅40-100g/L;焦磷酸鉀260-420g/L;檸檬酸銨10-40g/L;氨水2-3ml/L; pH值:8.2-8.8;溫度20-50°C;電流密度0.5-10A/dm2;陰極移動速度l-20m/h， 采用空氣攪拌，正常過濾，電壓6V或者更少。
所述的電鍍鎳工藝條件如下
硫酸鎳200-400g/L;氯化鎳20-50 g/L;硼酸20-60 g/L; pH值3.8-4.5;溫 度20-50°C;電流密度0.5-10A/dm2;陰極移動速度l-20m/h，采用空氣攪拌，正 常過濾，電壓6V或者更少。
所述的電鍍錫工藝條件如下
硫酸亞錫20畫70g/L;硫酸120-170 g/L;光亮劑14-18ml/L;溫度20-50°C; 電流密度0.5-10A/dm2;陰極移動速度l-20m/h，正常過濾，電壓6V或者更少。
所述的電鍍銀工藝條件如下
磺基水楊酸100-120g/L;硝酸銀20-40g/L;咪唑100-140ml/L;醋酸鉀20-50 g/L;氫氧化鉀10-30g/L; pH: 8-8.5;溫度10-28°C;電流密度0.2-0.4A/dm2;陰 極移動速度l-5m/h，正常過濾，電壓3V或者更少。
制備工藝之一
首先將30-1000m長的若干根纖維進行整經(jīng)；
將整經(jīng)后的成排纖維用等離子體進行前處理，控制其表面達因值為55-75。 在經(jīng)過等離子體處理的成排纖維表面真空物理鍍均勻一致的薄層金屬，該金屬可
以是金、銀、白金、鋅、銅、鈷、鎳、鐵或鉻等金屬層，電阻率在107Q 'cm-10t 'cm之間。
制備工藝之二
在薄層金屬上進行電鍍銀、錫、鋅、鐵、銅、鎳等金屬鍍層，鍍層電阻率數(shù)量 級小于10QQ cm。
本發(fā)明采用等離子體處理與真空濺鍍法和電鍍法相結(jié)合，制得的導電纖維具有產(chǎn) 品結(jié)合牢固，導電性持久，手感柔軟；用此紗嵌織成織物，不僅具有優(yōu)良的染色性和 導電性，而且耐化學性、耐洗性好，可用于抗靜電服裝、抗菌服裝及電磁波屏蔽和吸 收材料；本發(fā)明的制備工藝簡單，成本低，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)可行性強的特點。
本發(fā)明可以在所有單根纖維上形成鍍層，制備方法通過具體實施方式
簡介如下
具體實施例方式
為了更清楚地理解本發(fā)明，將以實例解釋如下，但范圍并不僅限于此。 實施例1:
將200米長滌綸纖維先進行整經(jīng)，然后在成排滌綸纖維表面用離子束進行表面處 理，控制表面達因值為55，然后在處理后的表面進行磁控濺射鍍有厚度為0.5pm的不 銹鋼鍍層，產(chǎn)品的電阻率為107Q*cm，可以用于抗靜電屏蔽服裝。
實施例2:
將200米滌綸纖維先進行整經(jīng)，然后在成排滌綸纖維表面用離子束進行表面處理， 控制表面達因值為75，然后在處理后的表面進行磁控濺射鍍有厚度為0.005pm的不銹 鋼鍍層，產(chǎn)品的電阻率為105Q*cm，然后嵌織紡紗可以用于高級抗菌服裝。
實施例3:
將200米滌綸纖維先進行整經(jīng)，然后在成排滌綸纖維表面用離子束進行表面處理， 控制表面達因值為65，然后在處理后的表面進行磁控濺射鍍有厚度為0.05pm的不銹 鋼鍍層，產(chǎn)品的電阻率為10。Q，cm，然后嵌織紡紗用于屏蔽低頻波段的屏蔽材料， 屏蔽效能達到60%以上。
實施例4:
將200米滌綸纖維先進行整經(jīng)，然后在成排滌綸纖維表面用離子束進行表面處理， 控制表面達因值為60，然后在處理后的表面進行磁控濺射鍍有厚度為O.lnm的不銹鋼 鍍層，產(chǎn)品的電阻率為102Q*cm，可以用于吸收材料。 實施例5:
分別同實施例1-4，不同的是在不銹鋼鍍層外再進行電鍍有厚度為0.5pm的電鍍鎳 層，產(chǎn)品的電阻率為10QQ cm。
實施例6:
分別同實施例1-4，不同的是在不銹鋼鍍層外再進行電鍍有厚度為3pm的電鍍鎳 層，產(chǎn)品的電阻率為107Q cm。 實施例7:
用電鍍鋅鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。 實施例8:
用電鍍錫鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。 實施例9:
用電鍍金鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。
實施例10:
用電鍍銀鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。 實施例11:
用電鍍銅鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。 實施例12:
用電鍍鐵鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。
實施例13:
用氧化鋅鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。
實施例14:
用氧化鋁鍍層替換電鍍鎳層，其他分別同實施例5-6。
實施例15: 分別同實施例1-14，不同的是在不銹鋼鍍層外再進行電鍍有厚度為lpm的電鍍鎳 層，產(chǎn)品的電阻率為103G cm。 實施例16:
用腈綸纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。 實施例17:
用維綸纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例18:
用氨綸纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例19:
用玻璃纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例20:
用聚酯纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例21:
用聚乙烯纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例22:
用聚丙烯纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例23:
用聚丙烯腈纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。 實施例24:
用聚乙烯醇纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例25:
用聚氯乙烯纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例26:
用聚氨酯纖維替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例27:
用聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維和聚乙烯醇纖維混合替換滌綸纖維，
其他分別同實施例1-15。
實施例28:
用聚酯纖維、聚氯乙烯纖維、腈綸纖維混合替換滌綸纖維，其他分別同實施例1-15。
實施例29:
用離子鍍替換磁控濺射鍍，其他分別同實施例1-28。 實施例30:
用蒸發(fā)鍍替換磁控濺射鍍，其他分別同實施例1-28。
實施例31:
用鋁鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例32:
用鎳鍍替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例33:
用銅鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例34:
用鐵鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。 實施例35:
用鋅鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例36:
用鈷鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。 實施例37:
用錫鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。 實施例38:
用銀鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。 實施例39:
用金鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例40:
用鈦鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例41:
用硅鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例42:
用鉻鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例43:
用鋁合金鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例44:
用鋅合金鍍層替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例45:
用蒙奈爾合金替換不銹鋼鍍層，其他分別同實施例1-30。
實施例46:
用加負偏壓替換離子束處理，其他分別同實施例1-45。
權(quán)利要求
1、一種導電纖維，其特征是在經(jīng)等離子體處理后的整好經(jīng)的成排纖維外有厚度為0.005～0.5μm的真空物理鍍金屬鍍層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導電纖維，其特征是在所述的真空物理鍍金屬鍍 層外有厚度為0.5~3pm的電鍍層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導電纖維，其特征是所述的纖維選自聚酯纖維、 聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、聚氯乙烯纖維、聚氨酯纖 維、滌綸纖維、腈綸纖維、維綸纖維、氨綸纖維或玻璃纖維中的一種或者多種混合， 單絲纖度小于500D。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導電纖維，其特征是所述的真空物理鍍是指離子 鍍、磁控濺射鍍或蒸發(fā)鍍。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導電纖維，其特征是所述的物理鍍金屬鍍層選自 鋁、鎳、銅、鐵、鈷、鋅、錫、銀、金、鈦、硅、鉻、不銹鋼或它們的合金鍍層，厚 度為0.05~0.1nm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導電纖維，其特征是所述的電鍍鍍層選自錫、鋅、 金、銀、鎳、銅、鐵或含該金屬的化合物或組合物鍍層，厚度為0.5 lpm。
7、 權(quán)利要求1所述導電纖維的制備方法，其特征是先將纖維進行整經(jīng)，然后在 整好經(jīng)的成排纖維上進行等離子體處理，再通過真空物理鍍產(chǎn)生物理鍍金屬鍍層，電 阻率數(shù)量級為107~ 10QQ cm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的導電纖維的制備方法，其特征是在所述的物理鍍金屬 鍍層外再進行電鍍金屬層，電阻率數(shù)量級《l(^Q.cm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的導電纖維的制備方法，其特征是所述的等離子體處理 包括離子束處理或加負偏壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種導電纖維及其制備方法，先將纖維進行整經(jīng)，然后在整好經(jīng)的成排纖維上進行等離子體處理，再通過真空物理鍍產(chǎn)生物理鍍金屬鍍層，電阻率數(shù)量級為10⁷～10⁰Ω·cm。主要用于抗靜電、殺菌服裝。所述的物理鍍金屬鍍層外再進行電鍍金屬層，電阻率數(shù)量級≤10⁰Ω·cm，主要用于電磁波屏蔽和吸收材料。所述的等離子體處理包括離子束處理或加負偏壓。制備方法工藝簡單，成本較低，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)可行性強。制得的導電纖維具有產(chǎn)品結(jié)合牢固，優(yōu)良的染色性和導電性，耐化學性和耐洗性好，手感柔軟的特點。
文檔編號D06M11/00GK101349007SQ20081013938
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者劉世明, 夏祥華, 軍 張, 曾海軍, 磊 林, 耿秋菊, 陳娟子 申請人:山東天諾光電材料有限公司