一種電磁屏蔽聚苯硫醚纖維無鈀活化化學(xué)鍍鎳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚苯硫醚纖維的功能涂覆領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種聚苯硫醚纖維無鈀活化化學(xué)鍍鎳的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚苯硫醚纖維作為一種高性能纖維，具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能、突出的耐高溫和尺寸穩(wěn)定性、阻燃、無毒，而且還具有極好的物理機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)。因此，在航天航空、軍工、電力、電器以及化工等領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值。由于聚苯硫醚纖維不導(dǎo)電、對(duì)電磁波無防護(hù)能力，使其應(yīng)用受到一定限制。若能在其表面上鍍一層金屬，改善其表面性能，將拓寬其在電子、可穿戴設(shè)備、防護(hù)紡織品等領(lǐng)域應(yīng)用，可作為導(dǎo)電材料和電磁屏蔽材料。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)紡織面料表面金屬化處理的方法有真空沉積法、磁控濺射法、電鍍及化學(xué)鍍法等。其中化學(xué)鍍工藝由于其所需設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、且所獲得的鍍層與基體結(jié)合力好，適用于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于非金屬材料表面金屬化處理?？椢镥兏步饘僦饕墟?、鎳、銀及其復(fù)合鍍層。鎳由于具有良好的導(dǎo)電性、延展性及磁性，且夠高度磨光和抗腐蝕，含量大價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)。
[0003]化學(xué)鍍的必要條件是待鍍基材表面具有催化活性，由于紡織纖維本身是惰性材料，鍍前需要進(jìn)行活化預(yù)處理，使其表面吸附上一層可引發(fā)化學(xué)鍍的催化劑，通常采用貴金屬鈀作為活化劑，該方法雖可獲得金屬鍍層，但所需原料成本高。本發(fā)明目的是采用無鈀活化化學(xué)鍍鎳獲得電磁屏蔽聚苯硫醚纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供化學(xué)鍍鎳工藝條件使鎳鍍覆到聚苯硫醚纖維表面的方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，能夠在聚苯硫醚纖維表面形成均勻的電磁屏蔽功能鍍層，同時(shí)保持聚苯硫醚纖維的舒適性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:首先對(duì)聚苯硫醚纖維表面進(jìn)行前處理，利用有機(jī)溶劑除去聚苯硫醚纖維表面的雜質(zhì)，再采用氫氧化鈉對(duì)聚苯硫醚纖維進(jìn)行刻蝕，然后采用硫酸鎳溶液進(jìn)行活化，最后對(duì)聚苯硫醚纖維進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，其特點(diǎn)在于在聚苯硫醚纖維上，通過化學(xué)鍍方法在聚苯硫醚纖維上形成鎳鍍層。
[0006]本發(fā)明提供一種聚苯硫醚纖維無鈀活化化學(xué)鍍鎳方法，其原料包括硫酸鎳、次亞磷酸鈉、硼酸、檸檬酸三鈉、硼氫化鈉、乙醇、丙酮和聚苯硫醚纖維織物。
[0007]所述活化劑為硫酸鎳-硼氫化鈉、氯化鎳-硼氫化鈉、硫酸鎳、氯化鎳、硝酸銀中的至少一種。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種聚苯硫醚纖維無鈀活化化學(xué)鍍鎳方法，其特征在于，包括以下步驟:
S1:將聚苯硫醚纖維依次用無水乙醇、丙酮和去離子水清洗，然后在70°C _90°C溫度下干燥l_3h，以除去多余的水分； S2:將所述聚苯硫醚纖維用5-30g/l的硫酸鎳活化5-60min，取出將其放入5_20g/l硼氫化鈉溶液中室溫處理2-30min后，取出備用，在室溫_90°C干燥0.5_3h ;
S3:對(duì)活化后的聚苯硫醚纖維進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，將金屬鎳鍍到聚苯硫醚纖維表面，用去離子水清洗，在50-90 °C下烘干。
[0009]優(yōu)選的，步驟SI中所述有機(jī)溶劑為丙酮和乙醇，其體積比為I?3:1，超聲處理30_180min。
[0010]所述SI后可對(duì)聚苯硫醚纖維進(jìn)行10-80g/l氫氧化鈉刻蝕前處理，刻蝕溫度:室溫_80°C，刻蝕時(shí)間:30-180min，用去離子水清洗。
[0011]優(yōu)選的，步驟S3中，根據(jù)本發(fā)明所述的電磁屏蔽聚苯硫醚纖維的制備方法中，化學(xué)鍍工藝條件為:硫酸鎳5-40g/l，次亞磷酸鈉8-50g/l，硼酸10_40g/l，檸檬酸三鈉10-50g/l，pH為7-10.5，溫度為50-85°C。鍍鎳后織物用蒸餾水清洗干凈，烘干。在上述參數(shù)條件下，施鍍時(shí)間為5-60min。
[0012]實(shí)施本發(fā)明的無鈀活化化學(xué)鍍鎳法制備電磁屏蔽聚苯硫醚纖維的方法，具有以下有益效果:本發(fā)明采用化學(xué)鍍技術(shù)，具有生產(chǎn)效率高、成本低、工藝簡(jiǎn)便、涂層結(jié)合力好、重復(fù)性好、易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，而且獲得的化學(xué)鍍鎳聚苯硫醚纖維具有電磁屏蔽功能。
[0013]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的聚苯硫醚纖維織物化學(xué)鍍鎳SEM圖(放大3000倍)
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的聚苯硫醚纖維織物化學(xué)鍍鎳SEM圖(放大30000倍)
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的聚苯硫醚纖維織物化學(xué)鍍鎳XPS圖圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的聚苯硫醚纖維織物化學(xué)鍍鎳XRD圖圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的化學(xué)鍍鎳聚苯硫醚纖維織物電磁屏蔽效率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明提供一種聚苯硫醚纖維無鈀化學(xué)鍍鎳方法，其原料包括硫酸鎳、次亞磷酸鈉、硼酸、檸檬酸三鈉、硼氫化鈉、乙醇、丙酮和聚苯硫醚纖維織物。
[0015]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種聚苯硫醚纖維無鈀活化化學(xué)鍍鎳的方法方法，其特征在于，包括以下步驟:
S1:將聚苯硫醚纖維依次用無水乙醇、丙酮和去離子水清洗，然后在70°C _90°C溫度下干燥l_3h，以除去多余的水分；
S2:將所述聚苯硫醚纖維用5-30g/l的硫酸鎳活化5-60min，取出將其放入5_20g/l硼氫化鈉溶液中室溫處理2-30min后，取出備用，在室溫_90°C干燥0.5_3h ;
S3:對(duì)活化后的聚苯硫醚纖維進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，將金屬鎳鍍到聚苯硫醚纖維表面，用去離子水清洗，在50-90 °C下烘干。
[0016]優(yōu)選的，步驟SI中所述有機(jī)溶劑為丙酮和乙醇，其體積比為I?3:1，超聲處理30_180mino
[0017]所述SI后可對(duì)聚苯硫醚纖維進(jìn)行10-80g/l氫氧化鈉刻蝕前處理，刻蝕溫度:室溫_80°C，刻蝕時(shí)間:30-180min，用去離子水清洗。
[0018]優(yōu)選的，步驟S3中，根據(jù)本發(fā)明所述的電磁屏蔽聚苯硫醚纖維的制備方法中，化學(xué)鍍工藝條件為:硫酸鎳5-40g/l，次亞磷酸鈉8-50g/l，硼酸10_40g/l，檸檬酸三鈉10-50g/l，pH為7-10.5，溫度為50-85°C。鍍鎳后織物用蒸餾水清洗干凈，烘干。在上述參數(shù)條件下，施鍍時(shí)間為5-60min。
[0019]實(shí)施例1
將尺寸為5cmX5cm的聚苯硫醚纖維織物用丙酮和乙醇(1:1)混合液在50°C超聲波水浴清洗30min，取出織物在烘箱中烘干。將清洗后的織物放入40 %氫氧化鈉溶液中，80 °C粗化處理2h，在5g/l硫酸鎳溶液中活化處理3min，取出織物浸漬在5g/l硼氫化鈉溶液中處理3min ;再將粗化后的聚苯硫醚織物置于10g/l的硫酸鎳活化lOmin，取出烘干，將活化后的聚苯硫醚織物放入4g/l的硼氫化鈉中還原處理2min，取出，烘干；活化后的布樣放入化學(xué)鍍鎳溶液中，鍍液由硫酸鎳20g/l，次亞磷酸鈉15g/l，硼酸20g/l，檸檬酸三鈉20g/l組成，pH為8.5，鍍液溫度為60°C，鍍鎳30min后取出布樣，稍微冷卻后用去離子水清洗，烘干。
[0020]導(dǎo)電聚苯硫醚織物的微觀結(jié)構(gòu)與性能表現(xiàn)如下:
1、導(dǎo)電鍍鎳聚苯硫醚纖維的表面形貌:
化學(xué)鍍鎳聚苯硫醚纖維在不同放大倍數(shù)下的掃描電鏡照片見圖1和2。由圖可知，聚苯硫醚纖維表面完全被鎳顆粒覆蓋，鎳顆粒在織物表面呈均勻的鍍覆。從放大倍數(shù)為30000的SEM來看，鎳鍍層為均勻致密的瘤狀結(jié)構(gòu)，粒徑分布均勻；
2、導(dǎo)電鍍鎳聚苯硫醚織物鎳鍍層成分分析:
用X射線能譜分析儀對(duì)鍍層成分含量的分析結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，化學(xué)鍍鎳后，鍍層中不是單一的鎳鍍層，而是鎳磷合金。但主要以Ni為主，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84.74%，少量P共沉積在鍍層中，P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.62%，為低磷鍍層，對(duì)織物導(dǎo)電性、表面抗腐蝕，耐熱和耐磨有較大程度提高。鍍層中也含有一定量的的C和O元素，這是由于聚苯硫醚織物本身和鍍鎳織物表面吸附空氣中的C和O所致；
3、電磁屏蔽鍍鎳聚苯硫醚織物的晶體結(jié)構(gòu):
聚苯硫醚織物化學(xué)鍍鎳的晶體結(jié)構(gòu)見圖4。根據(jù)X射線衍射標(biāo)準(zhǔn)卡片TOF，由衍射峰數(shù)據(jù)可確定鍍鎳鍍層為面心立方的晶體結(jié)構(gòu)，在2 Θ為44.5°處的衍射峰代表鎳的(111)晶面，XRD圖譜中沒有出現(xiàn)氧化鎳的衍射峰，結(jié)果表明化學(xué)鍍鎳聚苯硫醚織物中的鎳層主要是金屬鎳；
4、鍍鎳聚苯硫醚織物的電磁屏蔽性能:
聚苯硫醚織物化學(xué)鍍鎳的電磁屏蔽性能見圖5。電磁屏蔽效率越高，表示聚苯硫醚織物對(duì)電磁波的屏蔽效果越好。屏蔽效果能夠達(dá)到30dB以上，就可屏蔽99.9%以上的電磁波。由圖5所示，在不同電磁波的頻率下，鍍鎳聚苯硫醚織物均達(dá)到45dB以上，具有較高的電磁屏蔽效果，可以有效屏蔽99.9%以上的電磁波，表明鍍鎳聚苯硫醚織物具有優(yōu)異的電磁屏蔽效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁屏蔽聚苯硫醚纖維，包括聚苯硫醚纖維與金屬層，其特征在于所述基底為聚苯硫醚纖維，所述電磁屏蔽層以金屬為鍍層材料，利用化學(xué)鍍方法在聚苯硫醚纖維上形成金屬鍍層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁屏蔽聚苯硫醚纖維，其特征在于，所述電磁屏蔽材料為金屬鎳。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁屏蔽聚苯硫醚纖維，其特征在于，所述金屬鍍層用化學(xué)鍍方法制備。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)鍍中，其特征在于，采用無鈀活化法制備金屬鍍鎳聚苯硫醚纖維。5.一種電磁屏蔽聚苯硫醚纖維的制備方法其特征在于，包括步驟: S1:將聚苯硫醚纖維依次用無水乙醇、丙酮和去離子水超聲波清洗，然后在700C _90°C溫度下干燥l_3h，以除去多余的水分； S2:將清洗后的聚苯硫醚織物置于5-30g/l的硫酸鎳活化5-60min，取出烘干； 53:將活化后的聚苯硫醚織物放入5-20g/l的硼氫化鈉中還原處理2-30min，取出，烘干; 54:將預(yù)處理后的聚苯硫醚織物進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，施鍍工藝為:硫酸鎳5-40g/l，次亞磷酸鈉8-50g/l，硼酸10-40g/l，檸檬酸三鈉10-50g/l，pH為7-10.5，溫度為50-85°C，施鍍時(shí)間為5-60min ;鍍鎳后織物用蒸餾水清洗干凈，烘干。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁屏蔽聚苯硫醚纖維的制備方法，其特征在于，在所述SI后可以聚苯硫醚纖維進(jìn)行10-80g/l氫氧化鈉刻蝕前處理，刻蝕溫度:室溫_80°C，刻蝕時(shí)間:30-180min，用去離子水清洗。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁屏蔽聚苯硫醚纖維的制備方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述化學(xué)鍍鎳工藝條件為:硫酸鎳5-40g/l，次亞磷酸鈉8-50g/l，硼酸10_40g/l，檸檬酸三鈉10-50g/l，pH為7-10.5，溫度為50_85°C，在上述參數(shù)條件下，化學(xué)鍍時(shí)間為:5_60mino
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚織物無鈀活化化學(xué)鍍鎳方法，首先將有機(jī)溶劑去除聚苯硫醚纖維表面雜質(zhì)，然后采用氫氧化鈉進(jìn)行刻蝕，對(duì)聚苯硫醚織物進(jìn)行無鈀活化處理，采用次亞磷酸鈉為還原劑的化學(xué)鍍鎳方法將金屬鎳鍍?cè)诰郾搅蛎芽椢锉砻?，從而獲得鍍鎳聚苯硫醚織物。本發(fā)明獲得的鍍鎳聚苯硫醚纖維的方法工藝簡(jiǎn)便、成本低廉、生產(chǎn)效率高、鍍層結(jié)合力好、易于批量生產(chǎn)與控制導(dǎo)電鍍層的圖案形狀和大小，該方法制備的聚苯硫醚纖維電磁屏蔽效果好，金屬鍍層與聚苯硫醚織物結(jié)合牢度好。
【IPC分類】D06M101/30, C23C18/36, C23C18/22, D06M11/83
【公開號(hào)】CN105200761
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510669023
【發(fā)明人】郭榮輝, 彭靈慧, 蘭建武
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月13日