一种铜氨纤维导电纺织品的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种铜氨纤维导电纺织品的制备方法。
【背景技术】
[0002]导电纺织品因其具有良好的导电性、电磁屏蔽性、轻质、易加工、透气等特性，而广泛有应用于各类纺织品中，如:服装用纺织品、装饰用纺织品、工业用纺织品以及新型的医用纺织品。制备导电纺织品的工艺大致可以分为两类，一类是在化学纺丝阶段引入导电成分(金属粉或碳粉)、在机械纺丝阶段将纤维与金属丝或碳纤维混合加捻、使用本征导电高分子(聚吡咯、聚苯胺、聚塞吩、聚乙炔等)进行溶液或熔融纺丝。这一类方法对仪器依赖度较高，工艺复杂，所制备出的导电纤维或导电纱柔顺度不好，呈硬化状态。另一类则是在纺织品后处理阶段，以纺丝成品(纤维、纱线、毛坯、布)为基材，在其表面沉积导电膜，主要有:利用化学原位聚合或电化学聚合在纺丝成品表面合成本征导电高分子膜;利用化学镀膜、蒸发镀膜、磁控溅射镀膜和化学气相沉积等方法在纺织品表面生长出金属膜。上述几种沉积导电膜的方法中，化学原位聚合沉积导电高分子膜和化学镀沉积金属膜这两种方法，因对仪器依赖度低、工艺成本低以及实验可控性好等优点，是制备导电纺织品常用的工艺方法。相关的报道文献国内外中都有很多，而将这两种方法组合起来制备导电高分子/金属复合导电纺织品的报道研究却很少。
[0003]铜氨纤维是一种再生纤维素纤维。其制备过程如下:将棉短绒等天然纤维素原料溶解在碱性铜盐的浓氨溶液中，配成纺丝溶液;经过滤和脱泡后，在水或淡碱溶液的纺丝浴中凝固成型;再在质量分数为2%?3%的硫酸溶液中进行第二浴，使铜氨纤维素分子化合物发生分解而再生出纤维素;生成纤维素纤维经水洗涤，再用稀酸液处理，除去铜的残留，经洗涤、上油、干燥，最终得到铜氨纤维。铜氨纤维以棉浆、木浆柏等为原料，易被土壤及水中的细菌分解，是一种绿色环保纺织品。当前的纺丝工艺，可制备细度0.13dtex以下的铜氨纤维，因而市面上的铜氨类纺织品一般轻质、柔顺。由于铜氨纤维表面具有多孔结构和高羟基含量，没有皮层，所以其具有易染色、易改性等优点。综合以上优点，铜氨纤维是制备导电纺织品的绝佳基体。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种铜氨纤维导电纺织品的制备方法。
[0005]本发明提出的制备方法是以铜氨纤维为基体，在其表面依次沉积聚吡咯和金属铜，具体工艺包括清洁铜氨纤维、聚吡咯原位化学聚合、硅烷偶联剂自组装改性、吸附铜离子、硼氢化钾还原以及化学镀铜等。
[0006]本发明提出的铜氨纤维导电纺织品的制备方法，具体步骤如下:
(1)清洁铜氨纤维:将铜氨纤维漂洗、烘干；
(2)聚吡咯原位化学聚合:将清洗后的铜氨纤维置于吡咯-乙醇溶液中5?20分钟，取出再立即放入氧化剂溶液中5?20分钟，循环处理3?5次，取出、洗净、烘干； (3)硅烷偶联剂自组装改性:将步骤(2)处理过的铜氨纤维浸入硅烷偶联剂溶液中5?10分钟，取出于100?120°C烘干，浸泡与烘干循环3~5次；
(4)吸附铜离子:将步骤(3)处理过的铜氨纤维置于铜离子溶液中30?60分钟，取出、烘干；
(5)硼氢化钾还原:将步骤(4)处理过吸附铜离子后的铜氨纤维置于硼氢化钾溶液中5?1分钟，取出、洗净；
(6)化学镀铜:将步骤(5)处理过的铜氨纤维浸泡在铜化学镀液中，于15?30°C化学镀I?2小时，取出洗净，烘干，制得铜氨纤维导电纺织品。
[0007]本发明中，步骤(2)中吡咯-乙醇溶液的溶质为吡咯单体，溶剂为无水乙醇，吡咯-乙醇溶液的摩尔浓度为0.5?1.0 mol/Lo
[0008]本发明中，步骤(2)中氧化剂溶液的溶剂为去离子水，溶液中各种溶质为氯化铁的浓度为5?20 g/L，对甲苯磺酸钠的浓度为2?5 g/L.本发明中，步骤(3)中硅烷偶联剂溶液的溶质为3-巯基丙基三甲氧基硅烷，溶剂为乙醇，改性溶液的质量浓度为3%?5%。
[0009]本发明中，步骤(4)中铜离子溶液的溶质为硫酸铜，溶剂为去离子水，铜离子溶液的质量浓度为3%?6%。
[0010]本发明中，步骤(5)中硼氢化钾溶液配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质为:氢氧化钾的浓度为2?4 g/L，柠檬酸钾的浓度为4?8 g/L，硼氢化钾的浓度为2?4 g/L。
[0011]本发明中，步骤(6)中铜化学镀液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质为:硫酸铜的浓度为5?10 g/L，酒石酸钾钠的浓度为20?30 g/L，氢氧化钠的浓度为5?10 g/L,碳酸钠的浓度为卜2 g/L，甲醛的浓度为5?10 g/L ο
[0012]本发明制备的铜氨纤维导电纺织品具有以下优点:(1)铜氨纤维是以棉浆、木浆柏等为原料纺丝而成，属于可再生资源，且易被土壤及水中的细菌分解，绿色环保。(2)铜氨纤维表面具有多孔结构和高羟基含量，吡咯单体可渗入孔内并在孔内聚合，得到的聚吡咯与铜氨纤维相互铆合。并且表面羟基OC-0H)可以与聚吡咯中的(-N-H)形成氢键，使聚吡咯与基体之间结合力增强。(3)硅烷偶联剂可以充当桥梁，联接内层聚吡咯层与外层金属铜，使彼此结合力增强，提升材料的可靠性。(4)金属铜与基体形成网状导电体，导电性能好。(5)不使用贵金属催化活化剂，节约资源，降低成本。本发明制备的铜氨纤维导电纺织品可用于医疗保健、电磁屏蔽、智能服装等高新技术产品，市场前景广阔。
[0013]本发明的有益效果在于:(I)以铜氨纤维作为导电纺织品的基材，便于材料降解和金属铜的回收及再利用。(2)将铜氨纤维与导电物质(聚吡咯和铜)复合，使铜氨纤维从绝缘体变为导电体，开拓了铜氨纤维的用途。(3)硅烷偶联剂可充当聚吡咯层与金属层的分子桥梁，提高产品的可靠性。(4)本发明采用导电高分子化学聚合和化学镀相结合，克服了单独高分子聚合或化学镀所制备的导电纺织品导电性不好、屏蔽效应低等问题。(5)成本低、工艺简单，对仪器设备的依赖度低。
【附图说明】
[0014]图1为铜氨纤维导电纺织品的扫描电镜照片；
图2为铜氨纤维导电纺织品的光学显微镜照片。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例进一步描述本发明。
[0016]实施例1
将Ig氯化铁，0.4g对甲苯磺酸钠溶于200mL去离子水中，溶解完毕，得到氧化剂溶液。
[0017]将铜氨纤维用去离子水淋洗干净，烘干，置于浓度为0.5mol/L的200mL吡咯一乙醇溶液10分钟。取出再立即放入上述氧化剂溶液中10分钟，取出、洗净，上述过程循环3次，烘干，得到表面沉积有聚吡咯的铜氨纤维。
[0018]将聚吡咯/铜氨纤维置于浓度为3%的3-巯基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，浸泡5分钟，取出，然后在100 °C烘干，浸泡与烘干循环3次，得到改性后的聚吡咯/铜氨纤维。
[0019]将改性后的聚吡咯/铜氨纤维置于浓度为3%的硫酸铜溶液中，浸泡30分钟，取出，烘干，得吸附铜离子的聚吡咯/铜氨纤维。
[0020]将2g氢氧化钾，4g柠檬酸钾，2g硼氢化钾溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加去离子水，至溶液体积为IL，得硼氢化钾溶液。
[0021]将吸附铜离子的聚吡咯/铜氨纤维置于上述溶液中，放置5分钟，取出，洗净，得硼氢化钾还原后的聚吡咯/铜氨纤维。
[0022]将5g硫酸酮，20g酒石酸钾钠，5g氢氧化钠，Ig碳酸钠，5g甲醛溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加去离子水，至溶液体积为IL，得化学镀铜溶液。
[0023]将硼氢化钾还原后的聚吡咯/铜氨纤维置于上述镀液中，于15°C化学镀I小时，取出，用水洗净，烘干，得铜氨纤维导电纺织品，聚吡咯含量为10.5%，铜含量为22.6%，表面方阻为85.8m Ω / 口，屏蔽效能为48.32dB，剥离强度能通过3M公司思高?胶带的测试。
[0024]实施例2
将I.5g氯化铁，0.5g对甲苯磺酸钠溶于200mL去离子水中，溶解完毕，得到氧化剂溶液。
[0025]将铜氨纤维用去离子水淋洗干净，烘干，置于浓度为0.6mol/L的200mL吡咯一乙醇溶液12分钟。取出再立即放入上述氧化剂溶液中12分钟，取出、洗净，上述过程循环4次，烘干，得到表面沉积有聚吡咯的铜氨纤维。
[0026]将聚吡咯/铜氨纤维置于浓度为3.5%的3-巯基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，浸泡8分钟，取出，然后在110 °C烘干，浸泡与烘干循环4次，得到改性后的聚吡咯/铜氨纤维。
[0027]将改性后的聚吡咯/铜氨纤维置于浓度为6%的硫酸铜溶液中，浸泡60分钟，取出，烘干，得吸附铜离子的聚吡咯/铜氨纤维。
[0028]将4g氢氧化钾，Sg柠檬酸钾，4g硼氢化钾溶于500mL去离子水中，溶解完毕，添加去离子水，至溶液体积为IL，得硼氢化钾溶液。
[0029]将吸附铜离子的聚吡咯/铜氨纤维置于上述溶液中，放置10分钟，取出，洗净，得硼氢化钾还原后的聚吡咯/铜氨纤维。
[°03°] 将1g