[發明專利]一種長纖維銅管的制備方法

在審

• 申請號: 201610163247.4
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105671529A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 苑晨州;羅奕兵;謝煒;余小峰;吳明哲
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C23C18/40
• 分類號: C23C18/40;C23C18/24;C23C18/28;C23C18/30;C23C28/02;C25D3/38;B22F1/00;B22F9/24
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技術領域

本發明涉及功能化金屬纖維管制備技術領域，尤其是涉及一種長纖維銅管的制備方法。

背景技術

金屬纖維與有機、無機纖維相比，具有高的彈性、高的耐磨性、好的通氣性、導電性、導磁性、導熱性以及自潤滑性和燒結性，應用范圍廣闊，前景引人矚目。目前主要應用于：離合器、剎車片摩擦材料，導電塑料，微波防護服、高壓帶電作業服，汽車消聲器，熱交換器等。而具有中空結構的金屬纖維管在作為電磁波吸收劑使用時，可表現出更好的電磁波衰減效果和更低的密度。目前來看，金屬纖維管的生產方法主要有靜電紡絲法（王美策等，一種基于單通道電紡絲法制備金屬納米纖維管的方法[P],中國發明專利，申請號：201310525512.5，2013-10-30），以及靜電紡絲和金屬氣相沉淀技術相結合法（金翼水.高功能性金屬納米纖維的制造及其性能評估.國外化纖技術,2011,40(10),47-49.）。此類方法均無法制備連續性金屬纖維管，且很難使金屬均勻包覆在纖維表面。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種長纖維銅管的制備方法，對連續性聚丙烯纖維表面處理（粗化、活化、敏化）、化電鍍和電鍍制成連續性復合纖維、復合纖維經分解、裂解、燃燒，還原形成長纖維銅管。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案，包括以下步驟：

（1）聚丙烯連續性纖維的表面處理：采用10~20%wt的氫氧化鈉溶液進行化學除油，采用鉻酐和硫酸溶液進行纖維表面的粗化，采用酸性的錫鹽溶液進行纖維的敏化，敏化后纖維的清洗，采用硝酸銀和氨水溶液進行纖維表面的活化，活化后的纖維經甲醛溶液還原；

（2）纖維的化學鍍銅，其溶液成分為：酒石酸鉀鈉10～20g/L，氫氧化鈉2～5g/L，硫酸銅2～4g/L，氯化鎳,0.2~1g/L，甲醛1～3g/L，化學鍍時間為2-8min；

（3）纖維鍍銅，電鍍主鹽采用硫酸銅；

（4）聚丙烯纖維的去除，復合纖維在400～500℃氧化性氣氛下氧化1-3h；

（5）銅纖維管的還原，在還原性氣氛的保護下，200～500℃保溫0.2-1.5h，自然冷卻至室溫，獲得纖維銅管。

本發明的優點是：

（1）選擇不同直徑或異形截面的聚丙烯纖維，可制備不同規鉻和斷面形狀的連續性纖維銅管；

（2）由于聚丙烯纖維的分解、裂解、燃燒的不徹底，管內留存了殘炭，一方面為銅氧化物還原成金屬提供合適的還原劑，提高反應速度，另一方面，當纖維銅管作為電磁波吸收劑使用時，管內殘炭的反射和吸收作用（XieW,ChengHF,ChuZY,etal.EffectofFSSonmicrowaveabsorbingpropertiesofhollow-porouscarbonfibercomposites.MaterialsandDesign,2009,30(4):1201?1204.），將增強電磁波的衰減效果；

（3）可通過調整電鍍主鹽的組成及工藝的簡單調節，即可獲得具有不同金屬組成的連續性纖維管；

（4）纖維銅管的長度不受工藝限制，僅取決于原聚丙烯纖維的長度。

具體實施方式：

以下結合實施例對本發明作進一步說明：

實施例1：φ0.01mm纖維銅管的成形工藝

（1）聚丙烯連續性纖維直徑為φ0.006mm，先采用10%wt氫氧化鈉溶液進行化學除油5min；粗化的水溶液配比為80g/L鉻酐、300ml/L硫酸，粗化處理溫度為60℃，粗化處理時間20min；敏化液組成為氯化錫8g/L，鹽酸40ml/L，敏化處理時間3min；采用硝酸銀和氨水溶液進行纖維表面的活化，活化后的纖維經甲醛溶液還原；

（2）纖維的化學鍍銅，其溶液成分為：酒石酸鉀鈉10g/L，氫氧化鈉2.5g/L，硫酸銅2g/L，氯化鎳0.2g/L，甲醛1.2g/L，化學鍍時間為3min；

（3）纖維鍍銅，電鍍液組成為，硫酸銅120g/L，硫酸30ml/L，硫酸鋁鉀10g/L，電鍍時間20min；

（4）聚丙烯纖維的去除，復合纖維在450℃空氣氣氛下氧化1.5h；

（5）銅纖維管的還原，在氫氣氣氛下，300℃保溫0.5h，自然冷卻至室溫，獲得φ0.01mm連續性纖維銅管。