一种电磁屏蔽聚苯硫醚纤维无钯活化化学镀镍方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚苯硫醚纤维的功能涂覆领域，更具体地说，涉及一种聚苯硫醚纤维无钯活化化学镀镍的方法。
【背景技术】
[0002]聚苯硫醚纤维作为一种高性能纤维，具有优异的耐化学腐蚀性能、突出的耐高温和尺寸稳定性、阻燃、无毒，而且还具有极好的物理机械性能等优点。因此，在航天航空、军工、电力、电器以及化工等领域有着十分重要的应用价值。由于聚苯硫醚纤维不导电、对电磁波无防护能力，使其应用受到一定限制。若能在其表面上镀一层金属，改善其表面性能，将拓宽其在电子、可穿戴设备、防护纺织品等领域应用，可作为导电材料和电磁屏蔽材料。目前国内外有关纺织面料表面金属化处理的方法有真空沉积法、磁控溅射法、电镀及化学镀法等。其中化学镀工艺由于其所需设备简单、成本低、且所获得的镀层与基体结合力好，适用于大规模生产等优点而广泛应用于非金属材料表面金属化处理。织物镀覆金属主要有镍、镍、银及其复合镀层。镍由于具有良好的导电性、延展性及磁性，且够高度磨光和抗腐蚀，含量大价格便宜等优点而成为研究热点。
[0003]化学镀的必要条件是待镀基材表面具有催化活性，由于纺织纤维本身是惰性材料，镀前需要进行活化预处理，使其表面吸附上一层可引发化学镀的催化剂，通常采用贵金属钯作为活化剂，该方法虽可获得金属镀层，但所需原料成本高。本发明目的是采用无钯活化化学镀镍获得电磁屏蔽聚苯硫醚纤维。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供化学镀镍工艺条件使镍镀覆到聚苯硫醚纤维表面的方法，该方法工艺简单，成本低，能够在聚苯硫醚纤维表面形成均匀的电磁屏蔽功能镀层，同时保持聚苯硫醚纤维的舒适性。
[0005]本发明的技术方案:首先对聚苯硫醚纤维表面进行前处理，利用有机溶剂除去聚苯硫醚纤维表面的杂质，再采用氢氧化钠对聚苯硫醚纤维进行刻蚀，然后采用硫酸镍溶液进行活化，最后对聚苯硫醚纤维进行化学镀镍，其特点在于在聚苯硫醚纤维上，通过化学镀方法在聚苯硫醚纤维上形成镍镀层。
[0006]本发明提供一种聚苯硫醚纤维无钯活化化学镀镍方法，其原料包括硫酸镍、次亚磷酸钠、硼酸、柠檬酸三钠、硼氢化钠、乙醇、丙酮和聚苯硫醚纤维织物。
[0007]所述活化剂为硫酸镍-硼氢化钠、氯化镍-硼氢化钠、硫酸镍、氯化镍、硝酸银中的至少一种。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种聚苯硫醚纤维无钯活化化学镀镍方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1:将聚苯硫醚纤维依次用无水乙醇、丙酮和去离子水清洗，然后在70°C _90°C温度下干燥l_3h，以除去多余的水分； S2:将所述聚苯硫醚纤维用5-30g/l的硫酸镍活化5-60min，取出将其放入5_20g/l硼氢化钠溶液中室温处理2-30min后，取出备用，在室温_90°C干燥0.5_3h ;
S3:对活化后的聚苯硫醚纤维进行化学镀镍，将金属镍镀到聚苯硫醚纤维表面，用去离子水清洗，在50-90 °C下烘干。
[0009]优选的，步骤SI中所述有机溶剂为丙酮和乙醇，其体积比为I?3:1，超声处理30_180min。
[0010]所述SI后可对聚苯硫醚纤维进行10-80g/l氢氧化钠刻蚀前处理，刻蚀温度:室温_80°C，刻蚀时间:30-180min，用去离子水清洗。
[0011]优选的，步骤S3中，根据本发明所述的电磁屏蔽聚苯硫醚纤维的制备方法中，化学镀工艺条件为:硫酸镍5-40g/l，次亚磷酸钠8-50g/l，硼酸10_40g/l，柠檬酸三钠10-50g/l，pH为7-10.5，温度为50-85°C。镀镍后织物用蒸馏水清洗干净，烘干。在上述参数条件下，施镀时间为5-60min。
[0012]实施本发明的无钯活化化学镀镍法制备电磁屏蔽聚苯硫醚纤维的方法，具有以下有益效果:本发明采用化学镀技术，具有生产效率高、成本低、工艺简便、涂层结合力好、重复性好、易于批量生产的特点，而且获得的化学镀镍聚苯硫醚纤维具有电磁屏蔽功能。
[0013]【附图说明】:
图1为本发明实施例1制备的聚苯硫醚纤维织物化学镀镍SEM图(放大3000倍)
图2为本发明实施例1制备的聚苯硫醚纤维织物化学镀镍SEM图(放大30000倍)
图3为本发明实施例1制备的聚苯硫醚纤维织物化学镀镍XPS图图4为本发明实施例1制备的聚苯硫醚纤维织物化学镀镍XRD图图5为本发明实施例1制备的化学镀镍聚苯硫醚纤维织物电磁屏蔽效率图。
【具体实施方式】
[0014]本发明提供一种聚苯硫醚纤维无钯化学镀镍方法，其原料包括硫酸镍、次亚磷酸钠、硼酸、柠檬酸三钠、硼氢化钠、乙醇、丙酮和聚苯硫醚纤维织物。
[0015]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种聚苯硫醚纤维无钯活化化学镀镍的方法方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1:将聚苯硫醚纤维依次用无水乙醇、丙酮和去离子水清洗，然后在70°C _90°C温度下干燥l_3h，以除去多余的水分；
S2:将所述聚苯硫醚纤维用5-30g/l的硫酸镍活化5-60min，取出将其放入5_20g/l硼氢化钠溶液中室温处理2-30min后，取出备用，在室温_90°C干燥0.5_3h ;
S3:对活化后的聚苯硫醚纤维进行化学镀镍，将金属镍镀到聚苯硫醚纤维表面，用去离子水清洗，在50-90 °C下烘干。
[0016]优选的，步骤SI中所述有机溶剂为丙酮和乙醇，其体积比为I?3:1，超声处理30_180mino
[0017]所述SI后可对聚苯硫醚纤维进行10-80g/l氢氧化钠刻蚀前处理，刻蚀温度:室温_80°C，刻蚀时间:30-180min，用去离子水清洗。
[0018]优选的，步骤S3中，根据本发明所述的电磁屏蔽聚苯硫醚纤维的制备方法中，化学镀工艺条件为:硫酸镍5-40g/l，次亚磷酸钠8-50g/l，硼酸10_40g/l，柠檬酸三钠10-50g/l，pH为7-10.5，温度为50-85°C。镀镍后织物用蒸馏水清洗干净，烘干。在上述参数条件下，施镀时间为5-60min。
[0019]实施例1
将尺寸为5cmX5cm的聚苯硫醚纤维织物用丙酮和乙醇(1:1)混合液在50°C超声波水浴清洗30min，取出织物在烘箱中烘干。将清洗后的织物放入40 %氢氧化钠溶液中，80 °C粗化处理2h，在5g/l硫酸镍溶液中活化处理3min，取出织物浸渍在5g/l硼氢化钠溶液中处理3min ;再将粗化后的聚苯硫醚织物置于10g/l的硫酸镍活化lOmin，取出烘干，将活化后的聚苯硫醚织物放入4g/l的硼氢化钠中还原处理2min，取出，烘干；活化后的布样放入化学镀镍溶液中，镀液由硫酸镍20g/l，次亚磷酸钠15g/l，硼酸20g/l，柠檬酸三钠20g/l组成，pH为8.5，镀液温度为60°C，镀镍30min后取出布样，稍微冷却后用去离子水清洗，烘干。
[0020]导电聚苯硫醚织物的微观结构与性能表现如下:
1、导电镀镍聚苯硫醚纤维的表面形貌:
化学镀镍聚苯硫醚纤维在不同放大倍数下的扫描电镜照片见图1和2。由图可知，聚苯硫醚纤维表面完全被镍颗粒覆盖，镍颗粒在织物表面呈均匀的镀覆。从放大倍数为30000的SEM来看，镍镀层为均匀致密的瘤状结构，粒径分布均匀；
2、导电镀镍聚苯硫醚织物镍镀层成分分析:
用X射线能谱分析仪对镀层成分含量的分析结果如图3所示。从图3可以看出，化学镀镍后，镀层中不是单一的镍镀层，而是镍磷合金。但主要以Ni为主，镍的质量分数为84.74%，少量P共沉积在镀层中，P的质量分数为4.62%，为低磷镀层，对织物导电性、表面抗腐蚀，耐热和耐磨有较大程度提高。镀层中也含有一定量的的C和O元素，这是由于聚苯硫醚织物本身和镀镍织物表面吸附空气中的C和O所致；
3、电磁屏蔽镀镍聚苯硫醚织物的晶体结构:
聚苯硫醚织物化学镀镍的晶体结构见图4。根据X射线衍射标准卡片TOF，由衍射峰数据可确定镀镍镀层为面心立方的晶体结构，在2 Θ为44.5°处的衍射峰代表镍的(111)晶面，XRD图谱中没有出现氧化镍的衍射峰，结果表明化学镀镍聚苯硫醚织物中的镍层主要是金属镍；
4、镀镍聚苯硫醚织物的电磁屏蔽性能:
聚苯硫醚织物化学镀镍的电磁屏蔽性能见图5。电磁屏蔽效率越高，表示聚苯硫醚织物对电磁波的屏蔽效果越好。屏蔽效果能够达到30dB以上，就可屏蔽99.9%以上的电磁波。由图5所示，在不同电磁波的频率下，镀镍聚苯硫醚织物均达到45dB以上，具有较高的电磁屏蔽效果，可以有效屏蔽99.9%以上的电磁波，表明镀镍聚苯硫醚织物具有优异的电磁屏蔽效果。
【主权项】
1.一种电磁屏蔽聚苯硫醚纤维，包括聚苯硫醚纤维与金属层，其特征在于所述基底为聚苯硫醚纤维，所述电磁屏蔽层以金属为镀层材料，利用化学镀方法在聚苯硫醚纤维上形成金属镀层。2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽聚苯硫醚纤维，其特征在于，所述电磁屏蔽材料为金属镍。3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽聚苯硫醚纤维，其特征在于，所述金属镀层用化学镀方法制备。4.根据权利要求3所述的化学镀中，其特征在于，采用无钯活化法制备金属镀镍聚苯硫醚纤维。5.一种电磁屏蔽聚苯硫醚纤维的制备方法其特征在于，包括步骤: S1:将聚苯硫醚纤维依次用无水乙醇、丙酮和去离子水超声波清洗，然后在700C _90°C温度下干燥l_3h，以除去多余的水分； S2:将清洗后的聚苯硫醚织物置于5-30g/l的硫酸镍活化5-60min，取出烘干； 53:将活化后的聚苯硫醚织物放入5-20g/l的硼氢化钠中还原处理2-30min，取出，烘干; 54:将预处理后的聚苯硫醚织物进行化学镀镍，施镀工艺为:硫酸镍5-40g/l，次亚磷酸钠8-50g/l，硼酸10-40g/l，柠檬酸三钠10-50g/l，pH为7-10.5，温度为50-85°C，施镀时间为5-60min ;镀镍后织物用蒸馏水清洗干净，烘干。6.根据权利要求5所述的电磁屏蔽聚苯硫醚纤维的制备方法，其特征在于，在所述SI后可以聚苯硫醚纤维进行10-80g/l氢氧化钠刻蚀前处理，刻蚀温度:室温_80°C，刻蚀时间:30-180min，用去离子水清洗。7.根据权利要求5所述的电磁屏蔽聚苯硫醚纤维的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述化学镀镍工艺条件为:硫酸镍5-40g/l，次亚磷酸钠8-50g/l，硼酸10_40g/l，柠檬酸三钠10-50g/l，pH为7-10.5，温度为50_85°C，在上述参数条件下，化学镀时间为:5_60mino
【专利摘要】本发明涉及一种聚苯硫醚织物无钯活化化学镀镍方法，首先将有机溶剂去除聚苯硫醚纤维表面杂质，然后采用氢氧化钠进行刻蚀，对聚苯硫醚织物进行无钯活化处理，采用次亚磷酸钠为还原剂的化学镀镍方法将金属镍镀在聚苯硫醚织物表面，从而获得镀镍聚苯硫醚织物。本发明获得的镀镍聚苯硫醚纤维的方法工艺简便、成本低廉、生产效率高、镀层结合力好、易于批量生产与控制导电镀层的图案形状和大小，该方法制备的聚苯硫醚纤维电磁屏蔽效果好，金属镀层与聚苯硫醚织物结合牢度好。
【IPC分类】D06M101/30, C23C18/36, C23C18/22, D06M11/83
【公开号】CN105200761
【申请号】CN201510669023
【发明人】郭荣辉, 彭灵慧, 兰建武
【申请人】四川大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月13日