一种镀镍芳香族聚酰胺纤维的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种镀镍芳香族聚酰胺纤维的制备方法。该工艺通过化学镀方法在芳香族聚酰胺纤维表面镀覆金属导电薄层，从而赋予纤维抗静电及导电功能，同时保留了纤维的轻质高强、耐热阻燃，手感柔软等固有特性，是一种新型复合材料。可广泛应用于航空、航天、航海、军工、医疗等特种领域，用作个体防护的电磁屏蔽材料和轻质导电材料。
【背景技术】
[0002]芳香族聚酰胺纤维简称芳纟仑纤维，英文为Aramid fiber，最先由美国杜邦公司研制，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5?6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2?3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不熔化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶及其复合材料已广泛用于航空航天和军事用途，如波音757、767等飞机的壳体、防弹衣、防弹背心、头盔、航天加压服装、高强度降落伞、导弹壳体材料、特种缆线、火箭壳体、航天飞机贮能罐和其他高压容器等。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程，因此被称为“梦的纤维”。
[0003]但芳纶纤维同其它高分子材料一样，其良好的电绝缘性和介电性能，限制了芳纶纤维在一些领域的应用。目前，赋予芳纶纤维导电性的方法主要有磁控溅射、共混纺丝、化学镀等方法。专利CN 103668944 A讲述了一种芳纶镀银导电纤维的制备方法，但其制备过程中采用粗化方法破坏了纤维的表皮结构，损坏了纤维的力学性能，且沉积的镀层与纤维的结合力较差，容易脱落，且镀层的稳定性很差，易氧化，导电性会随时间的延长而下降。
[0004]目前国内导电纤维多以涤绝，尼龙，棉纤维等为基底。以芳纶纤维为基底的导电纤维鲜有报道，且存在很多缺陷，镀层与纤维基体的结合力很差，尚未有性能优异的工业化产品面世。国外仅有美国杜邦公司掌握生产该类产品的核心技术。
[0005]本专利采用化学镀方法制备镀镍导电芳纶纤维，镀镍导电芳纶纤维如图1所示。与国内已有的关于导电芳纶纤维的报道相比，本专利所采用的方法不仅在工艺上操作简单、经济，且获得的镀层与纤维基体的结合力强，镀层的性质稳定，耐磨性、耐蚀性好。所制备的镀镍导电芳纶纤维导电性能优异，在电磁屏蔽领域具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明目的之一是提供一种镀镍芳香族聚酰胺纤维。
[0007]本发明目的之二是提供一种镀镍芳香族聚酰胺纤维的制备方法。
[0008]本发明通过对基体纤维(芳香族聚酰胺纤维)先进行清洗除油处理，除去纤维在加工过程中所吸附的油剂和表面污垢；除油后，对纤维表面进行预处理，使纤维溶胀，增大纤维表面积和润湿性，并在表面吸附一层还原后具有催化活性的金属离子，改善纤维基体和后续镀层的结合牢度；将预处理后的纤维放入还原剂的溶液中浸渍，使吸附在纤维表面的金属离子被还原成金属颗粒，该金属颗粒层可以作为纤维和后续镀层间的锚接点，同时也具有催化的功能；然后在纤维的表面化学镀镍，最终得到一种镀镍芳香族聚酰胺导电纤维。
[0009]本发明一种镀镍芳香族聚酰胺纤维的制备方法，其特征在于具有如下的过程和步骤:
a.洗涤及除油:将芳香族聚酰胺纤维放入丙酮中，超声波清洗40?80min后取出，用去离子水漂洗干净；
b.预处理，将除油后的纤维放入预处理液，预处理液中盐的浓度为5?50g/L处理温度为30?100 °0下，浸渍I?4 h后取出，用去离子水漂洗干净，使纤维溶胀，增大纤维表面积和润湿性，并在表面吸附一层还原后具有催化活性的金属离子，以改善纤维基体和后续镀层的结合牢度；
c.还原:将预处理后的纤维放入5~25g/L还原剂硼氢化钠水溶液或硼氢化钾水溶液中浸渍，在20?50 °〇下，浸渍20?60 min后取出；
d.化学镀镍:
镀镍液用下列物质和水配制而成，反应液中各物质的含量为:
硫酸镲15?40g/L
次亚磷酸钠(还原剂)10?20 g/L
二甲氨基硼烷(还原剂)3?10g/L
柠檬酸钠(络合剂)20?30 g/L
氨水(PH调节剂)5?15ml/L
将还原后的芳纟仑纤维浸入镀镲液中，40?80 °0下，反应0.5?I h后取出，用去离子水漂洗干净，置于干燥箱中干燥30 min,得到表面均匀镀覆有镍的芳香族聚酰胺纤维，BP导电芳纶纤维。
[0010]上述芳香族聚酰胺纤维优选为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA)和聚间苯二甲酰对苯二胺纤维(PMIA)。
[0011]优选将除油后的纤维放入预处理液中，其中预处理液中盐的浓度优选为5?50g/L，优选在30?100 °C下浸渍I?4 h后取出，用去离子水漂洗干净。
[0012]上述预处理液中盐的成分优选为氟化钴、氯化钴、溴化钴、硫酸钴和硝酸钴中任意一种钴盐或硝酸银和醋酸银中任意一种银盐。
[0013]上述预处理液中溶剂的成分为N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲亚砜和二甲基甲酰胺任意一种或任意几种混合物的水溶液。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的镀镍芳香族聚酰胺纤维的SEM图。
【具体实施方式】
[0015]现将本发明的实施例叙述于后。
[0016]实施例1
本实施例的具体过程和步骤如下所述:
(I)除油:将聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA)放入丙酮溶液中，超声波清洗60 min后取出，用去离子水漂洗干净； (2)预处理:将纤维浸入含5g/L硫酸钴的二甲亚砜的水溶液中，其中二甲亚砜的体积浓度为30%，50 °C下浸泡Ih后取出；
(3)还原:将预处理后的纤维放入15g/L硼氢化钠溶液中进行还原处理，温度为20V，60 min后取出；
(4)化学镀镍:将还原后的纤维放入镀镍溶液中，化学镀镍液组成为:硫酸镍40g/L，次亚磷酸钠10 g/L，二甲氨基硼烷10g/L，柠檬酸钠30 g/L，氨水15ml/L，镀液温度为40 V，施镀时间0.5h。
[0017]实施例2
本实施例的具体过程和步骤如下所述:
(1)除油:将聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(PPTA)放入丙酮溶液中，超声波清洗40min后取出，用去离子水漂洗干净；
(2)预处理