[發明專利]一種導電PBO纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202010219387.5
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN113445309A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王彬;謝慧財
• 申請（專利權）人: 贛州西維爾金屬材料科技有限公司
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M11/48;D06M11/55;D06M10/02;D06M10/06;D06M13/513;D06M10/00;C23C14/20;C23C18/16;C23C18/31;C23C24/02;D06M101/30
• 代理公司: 贛州捷信協利專利代理事務所(普通合伙) 36141
• 代理人: 劉花

本發明屬于高性能纖維及其復合材料技術領域，尤其為一種導電PBO纖維及其制備方法，所述導電PBO纖維主要由基材纖維和外層金屬兩部分組成，所述基材纖維為聚對苯撐苯并二噁唑纖維(PBO)，所述外層金屬通過真空鍍、冷噴涂或化學鍍方式，在所述基材纖維表面沉積一層金屬層；本發明創造性地提出了導電PBO纖維制備技術，填補了國內相關技術領域的空白，本發明所制備的導電PBO纖維性能優異，具有重量輕(米重≤0.16g/m)、強度高(比強度≥27cN/dtex)、導電性能優(長度表面電阻≤2.5Ω/m)、耐高溫、柔韌性好、金屬層結合牢固等諸多優點，本發明中提出的導電PBO纖維的制備工藝簡單、耗時較短、成本較低，且節能、安全、環保，易于實現工業化生產。

技術領域

本發明屬于高性能纖維及其復合材料技術領域，具體涉及一種導電PBO纖維及其制備方法。

背景技術

PBO纖維，即聚對苯撐苯并二噁唑纖維，是一種綜合性能優異的有機纖維，它不僅具有非常優異的力學性能，而且具有良好的耐熱性能和超高的極限氧指數，基于PBO纖維的上述優良特性，如果將其表面金屬化，制成的導電PBO纖維，不僅繼承了基材纖維優異的力學性能、耐熱性能和阻燃特性，而且具有良好的導電功能，可應用于航空航天、軍工、高頻通訊、電磁屏蔽和兵工消防等諸多領域。

然而，由于PBO分子規則有序的取向結構使纖維表面非常光滑，且分子鏈上的極性雜原子絕大部分包裹在纖維內部，纖維表面極性很小，使得纖維表現出極強的化學惰性，很難與導電物質結合。目前，全球范圍內可實現導電PBO纖維商業化生產的只有美國的SYSCOM公司，處于壟斷地位，產品在國內的售價很高，并對我國實行技術封鎖，可以預見隨著全球貿易局勢升溫，相關產品對我國的鉗制作用將愈加顯著。因此，自主開發導電PBO纖維，推進高性能導電纖維產品國產化進程迫在眉睫。目前，國內僅有少數個別單位在開展相關產品的研究與開發工作，但由于技術和工藝限制，仍然停留在實驗室階段，尚未形成工業化生產能力。

發明CN103789754A公開了一種在PBO纖維表面制備Ni/P/納米SiO₂三元復合鍍層的方法，作者首先制備了納米SiO₂溶膠，然后對PBO纖維依次進行粗化→敏化→活化→還原→復合鍍鎳，最后得到覆有Ni/P/納米SiO₂三元復合鍍層的PBO纖維，該技術解決的主要問題是PBO纖維在受到紫外線輻照而發生光氧化老化，引起材料耐久性降低的問題。該發明并未提及成品的導電性和強度等技術指標，且該發明中納米SiO₂溶膠制備時間長達3-7h，粗化時間長達1-4h，耗時太長且工藝復雜，難以實現工業化生產。

因此，本技術領域人員提出了一種導電PBO纖維及其制備方法，以解決上述背景中提出的問題。

發明內容

為解決上述背景技術中提出的問題。本發明提供了一種導電PBO纖維及其制備方法，具有重量輕、強度高、導電性能優、耐高溫、柔韌性好、金屬層結合牢固的特點。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種導電PBO纖維，主要由基材纖維和外層金屬兩部分組成，所述基材纖維為聚對苯撐苯并二噁唑纖維(PBO)，所述外層金屬通過真空鍍、冷噴涂或化學鍍方式，在所述基材纖維表面沉積一層金屬層。

優選的，所述基材纖維為PBO纖維長絲或短切纖維。

優選的，所述PBO纖維長絲由100-2000根PBO單絲組成，所述基材纖維中PBO單絲直徑為10-20μm。

優選的，所述外層金屬為鋁、鎳、銅、銀、錫、鋅和金中的一種或幾種的組合。

優選的，所述外層金屬總厚度為0.5-5μm，所述外層金屬均勻、連續地覆蓋每根纖維單絲表面。

一種導電PBO纖維及其制備方法，包括如下步驟：

S6.1、除油除膠：將所述基材纖維進行除油除膠處理，處理完畢用去離子水洗至中性，然后吹干；