[發明專利]一種超細金屬纖維的制備方法及其制備的超細金屬纖維

在審

• 申請號: 201310512079.1
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN104550308A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 喬金樑;陳剛;張曉紅;宋志海;蔡傳倫;戚桂村;王亞;賴金梅;李秉海;張紅彬;王湘;高建明;蔣海斌;何谷;茹越
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及了一種超細金屬纖維的制備方法，進一步講，是涉及一種通過將金屬粉末與聚合物熔融共混后直接拉伸成纖而原位制備超細金屬纖維的方法及其制備的超細金屬纖維。

背景技術

金屬纖維是近幾十年發展起來的新型工業材料，早在上世紀20年代，工業發達國家就開始對金屬纖維進行研究。其中1936年公開了一項美國專利（US2050298），該專利介紹了一種采用集束拉絲法生產金屬纖維的方法。30多年后，采用這種方法生產的微米級纖維才作為商品開始在市場上銷售。由于金屬纖維具有如良好的導電和導熱性、耐磨性以及強度高、彈性模量高等諸多傳統有機和無機纖維所不具備的優點，而且金屬纖維陣列在形貌結構及電磁性能等方面具有各向異性，因此其在吸波材料、高密度磁記錄材料、高質量的微電子元器件或電路、醫學、生化傳感器等眾多領域具有良好的應用前景，可以被廣泛應用于紡織、航天航空、石油化工、電子機械、醫藥、食品、環保等諸多行業，是許多民用工業和國防工業領域必需的關鍵材料。為了滿足工業迅速發展的需要，20世紀70年代后期發達國家開始投入大量人力物力研究金屬纖維的制造方法及其制品。我國在20世紀80年代中期也成功地研制出了不銹鋼纖維，隨后金屬纖維的品種也不斷增多并逐漸得到了廣泛的應用。目前，對金屬纖維的開發和應用研究已經成為現代材料科學的一個重要領域。

傳統的金屬纖維的制備方法主要有四種：熔抽法（G.Lotze,G.Stephani,W.H.Fieldler.Fundamentals?of?fibre?formation?during?melt?extraction.[J]Materials?Science?and?Eng?ineering?A.1991,133(3):680-683.）線材拉拔法（包括單絲和集束絲拉伸）、機械切削法（Nakagawa?T.,Suzuki?K.,Uematsu?T.,Koyama?H..Production?of?fine?short?length?metal?fibers?using?self-excited?vibration?of?an?elastic?tool.[J]JPN?Soc?Precis?Eng(1981)47:1399–1405）須晶及粘結涂覆法（陳衍夏,肖紅艷,施亦東,李征然,張芳.金屬纖維材料的改性及應用新進展[J]產業用紡織品,2010(10):1-7）。其中，熔抽法是將金屬加熱至熔融狀態，然后通過一定的裝置將熔液噴出或甩出，從而形成金屬纖維，采用這種方法既可制備金屬短纖維又可制備金屬長纖維，其中采用玻璃包覆熔紡法生產的金屬纖維的直徑最小可以達到1μm；單絲拉拔法是將單根金屬線經過多模連續拉拔制得，制備出的金屬纖維直徑均勻，連續性好，但成本高，生產周期長，不能生產細纖維；集束拉拔法是將幾十甚至上萬根金屬線包覆在圓管中進行拉拔，使多根線在拉伸過程中同時變細，待金屬纖維拉伸至所需直徑時剝去包覆管，把金屬纖維分離出來，這種方法提高了生產效率，降低了成本，但制備工藝復雜，拉拔、熱處理過程中的任何參數變化都對纖維質量產生影響，使其性能發生變化，主要用于不銹鋼纖維的生產。此外，采用這種方法可生產比單絲拉拔法更細的纖維，最小直徑可達0.5μm，但這樣的單纖維很難再從絲束中分離出來。機械切削法是采用刀具將固態金屬切削成纖維屑，該方法的工藝簡單，生產周期短，成本低，但是主要用來生產金屬短纖維，纖維截面不均勻且表面粗糙，很難得到直徑在10μm以下的超細金屬纖維。須晶及粘結涂覆法目前還處于研究階段，產業化程度不高。

雖然采用傳統方法不僅可以生產許多不同種類的金屬長纖維，而且通過調節工藝條件可以控制纖維直徑，但是采用這些方法生產金屬纖維也存在著工藝條件復雜、成本高、能耗高、金屬纖維易氧化、直徑較大等缺點。盡管采用熔抽法可以制備出最小直徑達到0.5μm的金屬纖維，但由于很難將金屬纖維從絲束中分離出來，因此，目前商品化的金屬纖維的最小直徑僅能達到1～2μm，且金屬纖維的直徑越小，工藝越復雜，生產成本越高。

發明內容：

為了簡化金屬纖維的制備工藝，進一步細化金屬纖維直徑，減少能耗及污染，同時防止制備過程中的金屬纖維暴露在空氣中被氧化，提出了本發明。

本發明的目的在于提供一種超細金屬纖維的制備方法。