[發明專利]一種制備聚酰亞胺/銀復合導電纖維的方法

無效

• 申請號: 200910092350.4
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101660264A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 武德珍;牟書香;吳戰鵬;齊勝利
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M101/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 沈 波

技術領域

本發明涉及一種聚酰亞胺/銀復合導電纖維的制備方法，特別涉及通過在抗壞血酸或堿性醛基溶液中還原制備聚酰亞胺/銀復合導電纖維的方法。

背景技術

由于導電纖維具有優異的導電、電熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，被廣泛應用于電子電力行業的導電網、導電工作服；醫療行業的電熱服、電熱繃帶；航空航天精密電子行業的電磁屏蔽罩等方面。導電纖維品種較多，可按導電成分及其在纖維中的分布狀態綜合分為金屬纖維、碳纖維、非導電聚合物導電成分包覆型纖維、非導電聚合物導電成分復合型纖維、導電聚合物包覆型纖維、導電聚合物復合纖維和結構型導電聚合物纖維等。其中金屬包覆型有機纖維是一類非常重要的導電纖維，這種纖維不僅具有良好的導電、電熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，而且還兼具有機纖維織物所特有的透氣和柔軟特性。目前這種纖維主要以鍍鎳(銅)纖維為主，存在的缺點是板結、不耐折、不耐洗、對人體皮膚刺激過敏。與現有的銅鎳導電纖維相比，鍍銀導電纖維具有更優良的導電、導熱、導濕、抗菌除臭、反射紅外線功能；具有耐磨、耐洗、抗折等優良特性，日本、韓國、美國鍍銅銀導電布、純鍍銀導電布、鍍銀滌綸纖維被廣泛采用到PDP-TV、LCD-TV、軍用電子產品和高端電子產品中，鍍銀纖維及織物有代替鍍鎳(銅)纖維及織物的趨勢。此外，目前金屬包覆型有機纖維的基體主要集中在滌綸、錦綸和腈綸等傳統纖維上，國內外對于高性能纖維如聚酰亞胺纖維表面金屬化的研究較少。

有機纖維表面金屬化的方法按照制備條件分為物理方法(真空鍍)和物理化學方法(離子噴鍍、無電解的化學鍍以及電化學沉積)。真空鍍和離子噴鍍需要在高真空狀態下進行，需要大規模設備，并且對纖維損傷大，很難實現工業化，故一般只在加工特殊用途的纖維時采用。目前含銀的纖維織物，其生產工藝普遍采用化學鍍銀工藝，這種方法所需設備簡單、不損傷纖維，且可對纖維連續處理，所獲纖維導電性優良，但這種方法生產效率低、質量差、成本高、污染極其嚴重。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術的不足，而提供一種可以在室溫下制備聚酰亞胺/銀高性能復合導電纖維的工藝，其產品表面銀層均勻，有光澤，電阻率低，銀的附著強度高，導電纖維的柔軟、柔韌性與純聚酰亞胺纖維基本一樣，纖維強度沒有明顯變化，并且工藝簡單，成本低廉，有望用于工業化大批量生產。

本發明所提供的制備聚酰亞胺/銀復合導電纖維的方法，包括以下步驟：

A：將成品聚酰亞胺纖維清洗除去表面雜質并晾干后，室溫下浸泡在0.5～5mol/l的強堿溶液中5分鐘至5個小時，使聚酰亞胺纖維表面的酰亞胺鍵水解生成聚酰胺酸鹽，清洗并晾干；

B：將步驟A中經強堿溶液處理后的聚酰亞胺纖維室溫下浸泡在0.005～1.0mol/l的可溶性銀鹽溶液中5分鐘至5個小時，進行離子交換，得到表層覆蓋有聚酰胺酸銀鹽的聚酰亞胺纖維，清洗并晾干；

C：將步驟B中得到的表層覆蓋有聚酰胺酸銀鹽的聚酰亞胺纖維于室溫下浸入抗壞血酸的水溶液中或堿性的含有醛基的水溶液中1分鐘～2個小時，清洗并晾干，得到聚酰亞胺/銀復合導電纖維。

其中，步驟A中所述的強堿溶液為氫氧化鉀、氫氧化鈉或氫氧化鋰的水溶液。

步驟B中所述的可溶性銀鹽溶液為乙酸銀、硝酸銀、碳酸銀、氟化銀、苯甲酸銀、三氟甲基磺酸銀、硫酸銀、硼酸銀、高氯酸銀、四氟硼酸銀或銀氨的水溶液；考慮到價格和銀鹽濃度等因素，優選為硝酸銀、氟化銀或銀氨的水溶液。對銀鹽溶液的濃度并沒有嚴格限制，銀離子的濃度范圍應在0.005～1.0mol/l之間較好。但是最終復合纖維的性能與纖維在銀鹽溶液中浸泡的時間和銀鹽的濃度有關。

步驟C中所述的抗壞血酸水溶液的濃度范圍為0.001～1.0mol/l，pH為5～8；所述的堿性的含有醛基的水溶液選自pH值為11～14，醛基的濃度范圍為0.001～1.0mol/l的甲醛、乙醛、葡萄糖或甲酸的水溶液。

本發明的方法在步驟C中，采用還原劑還原的方法，將得到的表層覆蓋有聚酰胺酸銀鹽的纖維洗凈后浸入抗壞血酸或堿性的含有醛基的水溶液中，使得刻蝕層中的銀離子被還原并在表面聚集，在保持聚酰亞胺纖維力學性能和柔韌性的情況下，得到聚酰亞胺/銀復合導電纖維，原理如圖1中所示。

與現有技術相比較，本發明具有以下的有益效果：

1、本發明通過化學反應將銀均勻沉積在聚酰亞胺纖維的表層及淺表層，與浸漬或者涂敷方法相比，本發明所制備的復合導電纖維的表面銀晶粒大小及分布均勻，具有良好的金屬光澤，且銀與聚酰亞胺基體具有較高的附著強度。