一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法
【专利摘要】本发明涉及一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，包括：将织物浸渍在含氮高分子单体的无机酸溶液中，振荡，然后在织物上喷洒过硫酸铵氧化液，得到导电织物；将上述导电织物在电解液中进行恒电流电沉积，漂洗烘干，即可。本发明的制备方法简单，溶液组成简单，安全环保，成本低，控制电流密度的大小可获得不同微观形态的导电金属层，在智能纺织品领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于导电织物的制备领域，特别涉及一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法。
【背景技术】
[0002]非金属表面直接金属电沉积(直接电镀)工艺始于对塑料直接金属电沉积工艺的探讨，非导电基体表面沉积金属膜的传统方法常采用无电沉积(化学镀)方式实现，但该工艺涉及价格昂贵的贵金属盐催化，采用甲醛作为还原剂以及无电沉积过程中氢气的产生易产生镀层针孔麻点，影响镀层表观质量等问题。鉴于以上问题的存在，人们在继续开展无电沉积工艺研究的同时，开始了非导电基体直接电沉积工艺的探索。实现非导电基体表面直接金属电沉积，必须先在其表面形成导电预制层，通常采用导电聚合物体系、Pd/Sn体系和碳粒子悬浮液体系作为导电性物质。其中导电聚合物体系中多采用聚吡咯和聚苯胺等，以胶体形式或原位沉积方式居多，其不仅在电沉积过程中充当导电预制层的作用而且与沉积金属共同构筑导电网络，在实际使用中逐渐显现出较大的商业应用价值。
[0003]目前在纤维或织物这样的柔性基体上实现直接电沉积的研究几乎未见报道，然而电化学制备方法目前已有应用于纤维基体的先例，2009-2011年F.Cases等连续报道了其课题组开展的在沉积有聚吡咯膜的织物表面电化学制备聚苯胺的工作，为纤维基体作为电化学电极提供了参考。[Molina J, Rio A I, Bonastre J, et al.Electrochemical polymerisationof aniline on conducting textiles of polyester covered with polypyrrole/AQSA[J].European Polymer Journal, 2009, 45(4):1302-1315.][Molina J, Fernandez J, Rio A I, etal.Electrochemicalsynthesis of polyaniline on conducting fabrics of polyestercovered with polypyrroIe/PW120403.Chemical and electrochemical characterization [J].Synthetic Metals, 2011，161 (11-12):953-963.]
[0004]采用恒电流法在预知导电高分子的纺织品表面电沉积金属Cu在国内外均无相关报道。通过控制电流密度和电镀时间，可获得不同性能的导电纺织品，满足不同领域的需求，在智能纺织品方面具有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，本发明制备方法简单，避免采用无电沉积时使用昂贵贵金属盐和有毒甲醛还原剂等，电解液组成简单，安全环保，成本低，对设备要求性能低。
[0006]本发明的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，包括:
[0007]( I)将织物浸溃在含氮高分子单体和无机酸组成的水溶液中，振荡，然后在织物上喷洒过硫酸铵氧化液，得到导电织物；
[0008](2)将上述导电织物在电解液中进行恒电流电沉积，漂洗烘干，即可；其中电解液由硫酸铜、柠檬酸钠、硫酸钠组成。[0009]所述步骤(1)中织物为涤纶布、锦纶布、涤锦布中的一种。
[0010]所述步骤(1)中含氮高分子单体为聚苯胺或聚吡咯；无机酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种。
[0011]所述步骤(1)中含氮高分子单体和无机酸组成的水溶液中单体浓度为0.8~
1.2mol/L，单体与无机酸的摩尔浓度之比为1:1。
[0012]所述步骤(1)中振荡为70_90°C条件下，振荡60_90min。
[0013]所述步骤(1)中过硫酸铵氧化液的浓度为0.4~0.6mol/L ;过硫酸铵氧化液的温度低于10°C，pH值3-4。
[0014]所述步骤(2)中电解液组成为硫酸铜浓度为0.6~0.8mol/L、柠檬酸钠浓度为
0.04 ~0.08mol/L、硫酸钠浓度为 0.2 ~0.6mol/L, pH 值 3 ~4。
[0015]所述步骤(2)中恒电流电沉积工艺为:导电织物为阴极，钛金属电极为阳极，饱和甘汞电极为参比电极，室温通电，然后将电流减小通电。
[0016]所述室温通电电流密度为100~150mA/cm2,通电时间为10~30s,然后减小至电流密度为60~80A/cm2,通电90~120s。
_7] 有益.效果
[0018](I)本发明的制备方法简单，避免采用无电沉积时使用昂贵贵金属盐和有毒甲醛还原剂等，电解液组成简单，安全环保，成本低，对设备要求性能低；
[0019](2)本发明所得到的导电织物具有优异的导电性能，通过控制电镀条件，可获得与纺织品基体牢固结合，并与高分子导电层交错生长的导电金属铜镀层，该织物性质稳定，满足开发智能纺织品的需要，应用前景广阔；
[0020](3)本发明控制电流密度的大小可获得不同微观形态的导电金属层，在智能纺织品领域具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0022]实施例1
[0023]本实施例采用涤纶布
[0024](I)将织物浸溃在1.0mol/L苯胺和1.0mol/L盐酸组成的水溶液中，在90°C下振荡60min后取出；
[0025](2)在步骤(1)得到的织物上喷洒预先冷却至5°C的pH值为4的0.5mol/L过硫酸铵氧化液，得到导电织物；
[0026](3)将上述导电织物作为阴极，钛金属电极为阳极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入硫酸铜浓度为0.6mol/L、柠檬酸钠浓度为0.06mol/L、硫酸钠浓度为0.4mol/L的pH值在4的电解质溶液中，在室温下以120mA/cm2通电30s ；
[0027](4)将电流减小至60mA/cm2继续通电120s后取出，漂洗烘干即可。
[0028]测试表明，织物的表面方阻为10±2mQ/Sq，织物的导电性能、耐摩擦和耐洗性能均较优良。
[0029]实施例2
[0030]本实施例采用涤锦布
[0031](I)将织物浸溃在0.8mol/L苯胺和0.8mol/L盐酸组成的水溶液中，在80°C下振荡60min后取出；
[0032](2)在步骤(1)得到的织物上喷洒预先冷却至5°C的pH值为4的0.4mol/L过硫酸铵氧化液，得到导电织物；
[0033](3)将上述导电织物作为阴极，钛金属电极为阳极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入硫酸铜浓度为0.8mol/L、柠檬酸钠浓度为0.08mol/L、硫酸钠浓度为0.6mol/L的pH值在4的电解质溶液中，在室温下以100mA/cm2通电20s ；
[0034](4)将电流减小至80mA/cm2继续通电IOOs后取出，漂洗烘干即可。
[0035]测试表明，织物的表面方阻为5±2m Ω /sq,织物的导电性能、耐摩擦和耐洗性能均较优良。
[0036]实施例3
[0037]本实施例采用锦纶布
[0038](I)将织物浸 溃在0.6mol/L苯胺和0.6mol/L盐酸组成的水溶液中，在85°C下振荡60min后取出；
[0039](2)在步骤(1)得到的织物上喷洒预先冷却至5°C的pH值为4的0.3mol/L过硫酸铵氧化液，得到导电织物；
[0040](3)将上述导电织物作为阴极，钛金属电极为阳极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入硫酸铜浓度为0.8mol/L、柠檬酸钠浓度为0.08mol/L、硫酸钠浓度为0.6mol/L的pH值在4的电解质溶液中，在室温下以80mA/cm2通电30s ；
[0041](4)将电流减小至60mA/cm2继续通电120s后取出，漂洗烘干即可。
[0042]测试表明，织物的表面方阻为20±2mQ/Sq，织物的导电性能、耐摩擦和耐洗性能均较优良。
[0043]实施例4
[0044]本实施例采用涤锦布
[0045](I)将织物浸溃在1.0mol/L苯胺和1.0mol/L盐酸组成的水溶液中，在80°C下振荡60min后取出；
[0046](2)在步骤(1)得到的织物上喷洒预先冷却至5°C的pH值为4的0.4mol/L过硫酸铵氧化液，得到导电织物；
[0047](3)将上述导电织物作为阴极，钛金属电极为阳极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入硫酸铜浓度为0.8mol/L、柠檬酸钠浓度为0.08mol/L、硫酸钠浓度为0.6mol/L的pH值在4的电解质溶液中，在室温下以80mA/cm2通电30s ；
[0048](4)将电流减小至60mA/cm2继续通电IOOs后取出，漂洗烘干即可。
[0049]测试表明，织物的表面方阻为10±2mQ/Sq，织物的导电性能、耐摩擦和耐洗性能均较优良。
【权利要求】
1.一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，包括: (1)将织物浸溃在含氮高分子单体和无机酸组成的水溶液中，振荡，然后在织物上喷洒过硫酸铵氧化液，得到导电织物； (2)将上述导电织物在电解液中进行恒电流电沉积，漂洗烘干；其中电解液由硫酸铜、柠檬酸钠、硫酸钠组成。
2.根据权利要求1所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(1)中织物为涤纶布、锦纶布、涤锦布中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(1)中含氮高分子单体为聚苯胺或聚吡咯；无机酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(1)中含氮高分子单体和无机酸组成的水溶液中单体浓度为0.8~1.2mol/L，单体与无机酸的摩尔浓度之比为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(1)中振荡为70-90°C条件下，振荡60-90min。
6.根据权利要求1所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(1)中过硫酸铵氧化液的浓度为0.4-0.6mol/L ;过硫酸铵氧化液的温度低于10°C，pH 值 3-4。
7.根据权利要求1 所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(2)中电解液组成为硫酸铜浓度为0.6-0.8mol/L、柠檬酸钠浓度为0.04-0.08mol/L、硫酸钠浓度为 0.2-0.6mol/L, pH 值 3 ~4。
8.根据权利要求1所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述步骤(2)中恒电流电沉积工艺为:导电织物为阴极，钛金属电极为阳极，饱和甘汞电极为参比电极,室温通电,然后将电流减小通电。
9.根据权利要求8所述的一种纺织品表面恒电流电沉积金属铜的方法，其特征在于:所述室温通电电流密度为100-150mA/cm2，通电时间为10_30s，然后减小至电流密度为60-80A/cm2，通电 90_120s。
【文档编号】C25D5/54GK103806034SQ201410086529
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】赵亚萍, 蔡再生, 朱航悦, 符晓兰, 刘彩虹 申请人:东华大学