[發(fā)明專利]一種銅/莫代爾纖維復(fù)合材料的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210509373.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN103060779A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂銀祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C18/20
• 分類號(hào): C23C18/20;C23C18/38
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于導(dǎo)電復(fù)合纖維材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅/莫代爾纖維復(fù)合材料的制備方法。?

背景技術(shù)

莫代爾?(Modal)纖維是一種高濕模量粘膠纖維的纖維素再生纖維，該纖維的原料為云杉、櫸木制成的木漿粕，通過專門的紡絲工藝加工成纖維。該纖維的原料全部為天然材料，與棉一樣同屬纖維素纖維，對(duì)人體無害，并能夠自然分解，對(duì)環(huán)境無害。莫代爾纖維可用傳統(tǒng)的纖維素纖維的預(yù)處理、漂白和染色工藝加工。其織物的色澤更好，鮮艷明亮，與棉混紡可進(jìn)行絲光處理，且染色均勻、濃密，色澤保持持久。以莫代爾纖維為基材可制備更韌、更強(qiáng)的天然纖維基導(dǎo)電復(fù)合纖維材料。?

在所有導(dǎo)電纖維中，無機(jī)銅纖維的導(dǎo)電性最好，電阻率最低，小于10^-5，但銅纖維的密度較大，單位體積耗用的銅多，成本較高，且笨重服用性差。紡織纖維鍍金屬所制備的導(dǎo)電纖維材料，其導(dǎo)電性為純金屬的1/50左右，導(dǎo)電性較好；其優(yōu)點(diǎn)在于：只在纖維表面鍍覆一層金屬，單位體積的金屬用量大大減少，通常金屬與纖維基材的重量比為1/4，成本較低，且服用性好。與其他有機(jī)導(dǎo)電纖維材料相比，這種導(dǎo)電纖維的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能好，密度低且強(qiáng)度高。?

紡織纖維鍍金屬所制備的導(dǎo)電纖維材料，主要由纖維基材和金屬鍍層組成，其中纖維基材有合成纖維，如滌綸、氨綸、尼龍等，以及天然纖維，如棉、亞麻、絲綢、莫代爾纖維等。與合成纖維相比，天然纖維更環(huán)保健康；與純棉、滌棉相比，莫代爾纖維更強(qiáng)、更韌，干強(qiáng)為35.6cn，濕強(qiáng)為25.6cn。在金屬鍍層材料中，主要有銀、銅、鎳、鐵等，綜合考慮成本及導(dǎo)電性等因素，銅是首選。因此，本發(fā)明的內(nèi)容是開發(fā)一種“銅/莫代爾纖維”復(fù)合材料的制備方法。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種“銅/莫代爾纖維”復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將銅鍍層包覆在莫代爾纖維基材表面上，工藝步驟包括莫代爾纖維洗凈、烘干、表面改性、銅離子吸附與還原、化學(xué)鍍銅等。本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）力學(xué)性能好，強(qiáng)度超過“銅/棉纖維”復(fù)合材料；（2）銅鍍層與纖維結(jié)合性好，能通過3M公司思高膠帶的測試；（3）導(dǎo)電率高，為塊狀純銅的0.01~0.3倍；（4）吸濕能力強(qiáng)，比“銅/棉纖維”復(fù)合材料高出50%。?

本發(fā)明提出的銅/莫代爾纖維復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為：?

1）清潔莫代爾纖維：將莫代爾纖維漂洗、烘干；

2）莫代爾纖維表面改性：將清潔后的莫代爾纖維浸泡在改性溶液中12~24小時(shí)，取出，于100~120℃烘烤3小時(shí)，冷卻，洗凈，烘干；

3）銅離子吸附與還原：將改性后的莫代爾纖維置于硫酸銅水溶液中室溫浸泡3~12小時(shí)，取出，洗凈，置于0~5℃的硼氫化鈉水溶液中5~10分鐘，取出，洗凈；

4）化學(xué)鍍銅：將活化后的莫代爾纖維浸泡在銅化學(xué)鍍液中，于室溫化學(xué)鍍0.5～4小時(shí)，取出洗凈，烘干，制得“銅/莫代爾纖維”復(fù)合材料。

本發(fā)明中，改性溶液的溶質(zhì)為檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸中的任意一種；溶劑為甲醇、乙醇、水中的任意一種；改性溶液的質(zhì)量濃度為10%~25%。?

本發(fā)明中，銅離子吸附與還原用硫酸銅水溶液的濃度為50~100g/L；硼氫化鈉水溶液的濃度為0.1~0.3?g/L。?

本發(fā)明中，銅化學(xué)鍍液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)分別為：硫酸銅（濃度5~8?g/L）、酒石酸鈉鉀（濃度8~10?g/L）、乙二胺四乙酸二鈉鹽（濃度5~8?g/L）、二甲基氨硼烷（濃度1~1.5?g/L）、聚乙二醇（相對(duì)分子量4000）（濃度0.1~0.2?g/L）。?

本發(fā)明的創(chuàng)新性在于：（1）“銅/莫代爾纖維”復(fù)合材料是一種新型材料，目前尚無文獻(xiàn)報(bào)道；（2）使用檸檬酸、酒石酸等二元酸改性莫代爾纖維，尚無先例；莫代爾纖維是一種纖維素纖維，表面富含羥基，由于羧基比羥基親水性強(qiáng)，嫁接羧基后的莫代爾纖維比未改性的纖維吸水性強(qiáng)；（3）就未改性的纖維而言，其吸濕能力順序?yàn)槟鸂柪w維〉竹纖維〉棉纖維，由于“銅/纖維”復(fù)合材料的吸濕能力主要來源于纖維基材，在同等工藝條件下，“銅/莫代爾纖維”復(fù)合材料具有比“銅/棉纖維”、“銅/竹纖維”更強(qiáng)的吸濕性。（4）與未改性的纖維相比，羧基改性后的纖維吸附銅離子能力更強(qiáng)，單位重量的纖維吸附的銅離子更多，相應(yīng)的，硼氫化鈉還原后，纖維表面原位生成的單質(zhì)銅更多，催化下一步化學(xué)鍍銅的活性更強(qiáng)。（5）本發(fā)明使用銅作為催化化學(xué)鍍的活化劑，沒有使用常規(guī)工藝中的鈀、金等貴金屬活化劑，既降低了成本，也避免了在銅鍍層中引入鈀、金等雜質(zhì)。?