纤维表面非全包覆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，具体涉及一种纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺及其制品。
【背景技术】
[0002]纳米金属(银、铜、锌、镍合金等)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。纳米金属可产生各种优异性能(如导电性、电磁屏蔽性、防静电性、绝热性、杀菌抗菌性等)，纳米银具有强大和持久的杀菌抑菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌，广谱杀菌且无任何的耐药性和毒副刺激作用。纤维材料上离子镀纳米金属存在一些核心技术问题，一种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；另一种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；另外，关键是纤维表面被金属镀层全部包覆成为“金属丝”，使纤维失去了纤维本身应有的性能。在真空离子镀纳米金属工艺中，如果纤维基体含水含气率高，也会直接影响纳米金属镀层的质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，提供一种纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺及其制品，使镀层的纳米粒子分布窄且分布均匀，镀层附着力强，并仅在纤维的半面进行离子镀纳米金属。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供的纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，基体为化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布，所述工艺包括以下步骤:
[0005](I)所述基体在真空室内，真空度为1Pa?1.0X 10_4Pa，加热温度为60°C?120°C，加热时间20?60分钟，进行基体真空除水脱气处理；
[0006](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 ?1.0Xl(T4Pa，温度为 _10°C ?_30°C，基体运行速度 0.5 ?10.0m/min，对基体进行等离子体表面清洁处理，以金属为靶材，产生金属离子和纳米粒子，金属离子和纳米粒子密度为0.1?2.0g/m2，在基体表面进行离子镀纳米金属，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度小于10nm ；
[0007](3)将上述材料分切、计量、真空封装。
[0008]采用上述工艺制备的制品，其特征在于，包括基体，基体为化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布，所述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小于10nm。
[0009]本发明的以化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布为基体，先对基体进行真空除水脱气处理，再采用离子镀膜法镀纳米金属，具有纳米金属镀层的纳米粒子分布窄、纳米金属镀层均匀性好、纳米金属表面活性高和无杂质等优点，通过镀膜条件，将金属离子和纳米粒子密度控制在0.1?2.0g/m2范围内，实现了仅在基体纤维的半面镀上纳米金属，制品既保持了纤维对人体皮肤的亲和、透气和吸水等性能，又具有了很强的杀菌和抑菌等作用。
[0010]进一步地，所述纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为10?30nm。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】
[0011]本发明纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，基体为化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布，密度18?180g/m2、幅宽1360mm、厚度0.04?0.50mm,纤维单丝直径0.010 ?0.018mm、细度 1.58 ?1.86dtex。
[0012]实施例1
[0013]基体为纯棉无纺布，密度40g/m2、幅宽1360mm、厚度0.28mm，纤维单丝直径0.015mm、细度1.67dtex。工艺步骤包括:
[0014](I)将基体放置在真空室内，真空度为1.0 X KT1Pa,加热温度60?100°C，加热时间30?50分钟，进行基体真空除水脱气处理。
[0015](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2.8X KT1Pa,温度为-10°C，基体运行速度为4.0m/min,以99.9%的氩气作为保护气体，流量为1000ml/min，进行基体等离子体表面清洁处理，以99.99%高纯度银作为靶材，磁控电压460?880V，电流12?20A，产生银离子和纳米粒子，在基体表面实现离子镀纳米银，产生的银离子和纳米粒子密度为0.1?1.0g/m2，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为10?30nm。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10?30nm。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。
[0016](3)按要求将上述材料分切，计量，真空封装。
[0017]得到的制品以纯棉无纺布为基体，在基体上镀上了纳米金属镀层，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为10?30nm。
[0018]实施例2
[0019]基体为聚乳酸纤维无纺布，密度30g/m2、厚度0.22mm、幅宽1380mm、纤维单丝直径0.016mm、细度1.68dtex。工艺步骤包括:
[0020](I)将基体放置在真空室内，真空度为1.0 X KT1Pa,加热温度60?80°C，加热时间30?50分钟，进行基体真空除水脱气处理。
[0021](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2.6X KT1Pa,温度为-15°C，基体运行速度为6.0m/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%高纯度银作为靶材，磁控电压460?880V，电流12?20A，产生银离子和纳米粒子，在基体表面实现离子镀纳米银，产生的银离子和纳米粒子密度为0.1?1.0g/m2，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为10?30nm。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10?30nm。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。
[0022](3)按要求将上述材料分切，计量，封装。
[0023]得到的制品以聚乳酸纤维无纺布为基体，在基体上镀上了纳米金属镀层，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为10?30nm。
[0024]本发明在步骤(I)中，真空度可以在1Pa至1.0X10_4Pa范围内选择，加热温度可以在60°C至160°C范围内选择，加热时间控制在10至60分钟。步骤(I)能有效除去基体上的水分、气泡和杂质，为后续的镀膜做好准备，可以使镀层附着力强，不易脱落。在步骤⑵中，保护气体可以是氩气或氮气，真空度为1.0 X 1-1Pa至1.0 X 10_4Pa，温度为_10°C至-30°C，基体运行速度0.5至10.0m/min,金属离子和纳米粒子密度为0.1?2.0g/m2。纳米金属镀层的纳米粒子的粒度小于lOOnm，相应地，得到的制品的纳米金属镀层的纳米粒子的粒度小于lOOnm。纳米金属镀层的纳米粒子的粒度在10?30nm为优选，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。
[0025]金属为金、银、铝、铜、锌、铁、镍、钛、铂、钯、钴、钽、稀土金属及其混合物与合金、以及这些金属的混合物与合金，前述列出的金属为或的关系。最优先的是贵金属，其他的金属对本领域技术人员来说是显而易见的。
[0026]本发明具有纳米金属镀层的纳米粒子分布窄、纳米金属镀层均匀性好、纳米金属表面活性高和无杂质等优点，可连续化生产，成品率高、质量好、无污染且性能优异稳定。本发明通过镀膜条件，将金属离子和纳米粒子密度控制在0.1?2.0g/m2范围内，实现了仅在基体纤维的半面镀上纳米金属。合成纤维、纯棉纤维或聚乳酸纤维表面非全包覆镀纳米金属，既可以使纤维本身的优点(如对人体皮肤的亲和性、透气性和吸水性等)充分表现出来，又可以使纳米金属的各种功能充分发挥出来。非全包覆镀纳米金属的合成纤维无纺布、纯棉纤维无纺布或聚乳酸纤维无纺布可广泛用于医疗敷材，卫生用品等产品中。
【主权项】
1.纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，基体为化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布，所述工艺包括以下步骤: (1)所述基体在真空室内，真空度为1Pa?1.0 X 10_4Pa，加热温度为60°C?160°C，加热时间20?60分钟，进行基体真空除水脱气处理； (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1.0X KT1Pa?.1.0X l(T4Pa，温度为-10 V?-30 V，基体运行速度0.5?10.0m/min,对基体进行等离子体表面清洁处理，以金属为靶材，产生金属离子和纳米粒子，金属离子和纳米粒子密度为.0.1?2.0g/m2，在基体表面进行离子镀纳米金属，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度小于.10nm ； (3)将上述材料分切、计量、真空封装。
2.根据权利要求1所述的纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，所述纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为10?30nm。
3.根据权利要求2所述的纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，所述金属为金、银、铝、铜、锌、铁、镍、钛、铂、钯、钴、钽、稀土金属及其混合物与合金、以及这些金属的混合物与合金。
4.根据权利要求3所述的纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，所述基体密度18?180g/m2、厚度0.04?0.50mm,纤维单丝直径0.010?0.018mm、细度1.58?.1.86dtexo
5.根据权利要求4所述的纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，所述基体为纯棉无纺布，密度40g/m2、厚度0.28mm，纤维单丝直径0.015mm、细度1.67dtex。
6.根据权利要求4所述的纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺，其特征在于，所述基体为聚乳酸纤维无纺布，密度30g/m2、厚度0.22mm、纤维单丝直径0.016mm、细度1.68dtex。
7.采用权利要求1所述工艺制备的制品，其特征在于，包括基体，基体为化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布，所述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小于10nm0
8.根据权利要求7所述的制品，其特征在于，所述纳米金属镀层的纳米粒子的粒度为.10 ?30nm。
9.根据权利要求8所述的制品，其特征在于，所述纳米金属镀层的金属为金、银、铝、铜、锌、铁、镍、钛、铂、钯、钴、钽、稀土金属及其混合物与合金、以及这些金属的混合物与合金。
10.根据权利要求9所述的制品，其特征在于，所述基体密度18?180g/m2、厚度.0.04 ?0.50mm,纤维单丝直径 0.010 ?0.018mm、细度 1.58 ?1.86dtex。
【专利摘要】本发明涉及纤维表面非全包覆镀纳米金属工艺及其制品，基体为化纤无纺布、纯棉无纺布或聚乳酸纤维无纺布，工艺包括：(1)真空度10Pa～1.0×10-4Pa，加热温度60℃～120℃，进行基体真空除水脱气处理；(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1.0×10-1Pa～1.0×10-4Pa，温度为-10℃～-30℃，基体运行速度0.5～10.0m/min，对基体进行等离子体表面清洁处理，以金属为靶材，产生金属离子和纳米粒子，金属离子和纳米粒子密度为0.1～2.0g/m2，在基体表面进行离子镀纳米金属，纳米金属镀层的纳米粒子的粒度小于100nm。本发明具有纳米金属镀层的纳米粒子分布窄、纳米金属镀层均匀性好、纳米金属表面活性高和无杂质等优点，并实现了仅在基体纤维的半面镀上纳米金属。
【IPC分类】D06M23-16, C23C14-20, D06M10-06, C23C14-32
【公开号】CN104831544
【申请号】CN201510149263
【发明人】朱家骏
【申请人】嘉兴中科奥度新材料有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月31日