芳纶纤维或无纬织物表面全包覆复合离子镀纳米金属工艺及其制品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能性纺织材料领域，具体涉及芳纶纤维或无玮织物表面全包覆复合离子镀纳米金属工艺及其制品。
【背景技术】
[0002]由于对位芳纶具有高强度、高模量，间位芳纶具有耐高温、永久阻燃等特点，芳纶可用来制作先进复合材料，用于航空航天、舰船、汽车领域，用于防弹制品、特种防护服装、体育运动器材等产品中。
[0003]但芳纶纤维具有较高的结晶度而表面光滑，表面缺少化学活性基团，表面浸润性较差，由于芳纶分子结构中存在大量芳香族环，而使分子链间氢键很弱，横向强度只有纵向强度的20%，尤其当纤维表皮受到破损时，整个纤维化学性能下降很大，因此芳纶的表面处理对复杂材料的力学性能有着决定性的作用。芳纶纤维耐水性较差，在湿环境中，会吸收水分，吸湿率可达7 %，水分的存在使纤维结构变得松散，而环境中的水主要是从材料外表面经界面通道浸入材料，因此，水分极大地影响了芳纶材料的性能。
[0004]此外，芳纶纤维还存在着耐紫外(UV)性能差的缺点。由于紫外诱发酰胺键的断裂与氧化以及末端基团的分离，同时紫外也易使芳纶纤维的皮层结构老化破坏，是芳纶纤维优异力学性能恶化的主要原因之一。
[0005]纳米金属(银、铜、锌、镍及其合金等)是利用先进的纳米技术将金属材料纳米化，所述的金属纳米化粒子平均主要尺寸是小于10nm的单独粒子或粒子聚集体。纳米金属可产生强大和持久的各种性能，如导电性、电磁屏蔽性、防静电性、绝热性和杀菌抗菌性等。基体表面纳米金属化时，还存在一些核心的技术问题，一是纳米金属粒子数量不足和镀层附着力不强，而使材料的各种优异功能不够持久和充足；二是纳米金属镀层其纳米粒子分布范围难控、纳米粒子分布不均匀，使纳米级金属镀层变成为亚微米级甚至是微米级的金属镀层，而微米级金属层的表面性能与纳米级金属层表面所具有的性能(如比表面积、表面效应、体积效应和量子尺寸效应等)有巨大差别；三是基体含水含气率高，会直接影响纳米金属镀层附着力的强弱。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为克服目前产品中芳纶纤维存在的怕水、怕紫外等重大技术缺陷，提供一种芳纶纤维或无玮织物表面全包覆复合离子镀纳米金属工艺及其制品，使镀层附着力强，芳纶纤维或无玮织物的性能稳定、耐久，芳纶纤维在湿环境中不吸收水分，在紫外线照射时不发生纤维皮层结构的老化破坏。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供的芳纶纤维或无玮织物表面全包覆复合离子镀纳米金属工艺，其特征在于，基体为芳纶纤维或由芳纶纤维制成的无玮织物，所述工艺包括以下步骤:
[0008](I)所述基体在真空室内，真空度为1Pa?3.0X10_4Pa，加热温度为60°C?180°C，加热时间10?60分钟，进行基体真空除水脱气处理；
[0009](2)采用阴极离子镀膜设备，以氩气或氮气作为保护气体，真空度为1.0XKT1Pa ?3.0Xl(T4Pa，温度为 _10°C ?_30°C，基体运行速度 3.0 ?10.0m/min，对基体进行等离子体表面清洁处理，以金属为靶材，采用复合离子镀膜方式产生金属离子和纳米粒子，金属离子和纳米粒子密度为1.0?10.0g/m2，在基体表面全包覆地镀上了纳米金属镀层，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度小于10nm ；
[0010](3)将上述材料分切、计量、真空封装。
[0011]本发明在基体上全包覆了纳米金属镀层，纳米金属镀层附着力强、均匀性好并且致密，对芳纶纤维或无玮织物表面保护完整，大大降低了水分和紫外线对芳纶纤维的影响，极大地保护了芳纶纤维的优异力学性能。
[0012]进一步地，所述复合离子镀膜方式为电弧离子镀膜和磁控溅射镀膜这两种镀膜方式相结合。电弧离子镀膜和磁控溅射镀膜这两种镀膜方式的结合，能很好地控制产生的金属离子和纳米粒子的密度和二者间的比例，使镀层附着力更强、均匀性更好。
[0013]更进一步地，所述纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为I?50nm。纳米粒子分布范围窄、纳米粒子分布均匀，镀层附着力更强、度量更好。
【具体实施方式】
[0014]本发明提供的芳纶纤维或无玮织物表面全包覆复合离子镀纳米金属工艺及其制品，基体为芳纶纤维或由芳纶纤维制成的无玮织物。芳纶纤维可以是对位芳纶纤维1414或间位芳纶纤维1313，无玮织物由前述两种或任意一种芳纶纤维经过特殊工艺制成，织物面上不存在纤维交叉，织物面比较平滑有序。
[0015]实施例1
[0016]基体为由对位芳纶纤维1414制成的无玮织物，密度200g/m2，宽1360mm，纤度
1.65dtex，强度18?22cN/dtex，初始模量多400cN/dtex。工艺步骤包括:
[0017](I)将基体放置在真空室内，真空度为1.0 X KT1Pa,加热温度80?120°C，加热时间20?50分钟，进行基体真空除水脱气处理。
[0018](2)采用幅宽为1400mm的阴极离子镀膜设备，把处理后的基体放置在镀膜设备的放卷装置上，真空度为2.3X KT1Pa,温度为_15°C，基体运行速度为7.0m/min,以99.9%的氩气作为保护气体，流量为1200ml/min，进行基体等离子体表面清洁处理，以99.99%金属铝作为靶材，电弧电流80?120A，磁控电压360?460V，电流22?28A，采用复合离子镀膜方式产生银离子和纳米粒子，银离子和纳米粒子密度为1.0?10.0g/m2，在基体表面全包覆地镀上了纳米铝镀层，纳米铝镀层的纳米粒子的粒度为I?50nm。得到的制品在基体上镀有纳米金属镀层，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为I?50nm。通过控制等离子体电源的功率和放卷速度，可以调节镀层的厚度。
[0019](3)按要求将上述材料分切，计量，真空封装。
[0020]实施例2
[0021]基体为由间位芳纶纤维1313制成的无玮织物，密度220g/m2，宽1360mm，纤度
2.2dtex，强度3.5?5.0cN/dtex，初始模量30?70cN/dtex。工艺步骤包括:
[0022](I)将基体放置在真空室内，真空度为1.0 X KT1Pa,加热温度100?120°C，加热时间20?50分钟，进行基体真空除水脱气处理。
[0023](2)采用幅宽为1400mm的阴极离子镀膜设备，把处理后的基体放置在镀膜设备的放卷装置上，真空度为2.5X KT1Pa,温度为-20°C，基体运行速度为9.0m/min,以99.9%的氩气作为保护气体，流量为1200ml/min，进行基体等离子体表面清洁处理，以99.99%金属铝作为靶材，电弧电流80?120A，磁控电压360?460V，电流22?28A，采用复合离子镀膜方式产生铝离子和纳米粒子，铝离子和纳米粒子密度为1.0?10.0g/m2，在基体表面全包覆地镀上了纳米铝