一種銅氨纖維導電紡織品的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種銅氨纖維導電紡織品的制備方法。本發明專利技術提出的制備方法是以銅氨纖維為基體，在其表面依次沉積聚吡咯層和金屬銅層，具體工藝包括清潔銅氨纖維、聚吡咯原位化學聚合、硅烷偶聯劑自組裝改性、吸附銅離子、硼氫化鉀還原以及化學鍍銅等。本發明專利技術以銅氨纖維作為導電紡織品的基材，便于材料降解和金屬銅的回收及再利用。將銅氨纖維與導電物質（聚吡咯和銅）復合，使銅氨纖維從絕緣體變為導電體，開拓了銅氨纖維的用途。硅烷偶聯劑可充當聚吡咯層與金屬層的分子橋梁，提高產品的可靠性。本發明專利技術采用導電高分子化學聚合和化學鍍相結合，克服了單獨高分子聚合或化學鍍所制備的導電紡織品導電性不好、屏蔽效應低等問題。（5）成本低、工藝簡單，對儀器設備的依賴度低。

Method for preparing copper ammonia fiber conductive textile

The invention relates to a method for preparing copper ammonia fiber conductive textile. The invention provides a preparation method for copper ammonia fiber matrix on the surface are deposited polypyrrole layer and copper layer, the specific process including clean copper ammonia fiber in situ chemical polymerization, polypyrrole, silane coupling agent self-assembly modification, adsorption of copper ions, potassium borohydride reduction and chemical plating etc.. The copper ammonia fiber is used as the base material of the conductive textile, which is convenient for material degradation and the recovery and reuse of the metal copper. The utility model relates to a copper ammonia fiber and a conductive material (polypyrrole and copper), so that the copper ammonia fiber is changed from an insulator into a conductor, and the use of the copper ammonia fiber is exploited. Silane coupling agent can act as a molecular bridge between the polypyrrole layer and the metal layer to improve the reliability of the product. The invention adopts the combination of the conductive polymer chemical polymerization and the chemical plating to overcome the problems of poor conductivity and low shielding effect of the conductive textile prepared by the single polymer polymerization or chemical plating. (5) low cost, simple process, low dependence on equipment.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電子材料
，具體涉及一種銅氨纖維導電紡織品的制備方法。
技術介紹
導電紡織品因其具有良好的導電性、電磁屏蔽性、輕質、易加工、透氣等特性，而廣泛有應用于各類紡織品中，如：服裝用紡織品、裝飾用紡織品、工業用紡織品以及新型的醫用紡織品。制備導電紡織品的工藝大致可以分為兩類，一類是在化學紡絲階段引入導電成分（金屬粉或碳粉）、在機械紡絲階段將纖維與金屬絲或碳纖維混合加捻、使用本征導電高分子（聚吡咯、聚苯胺、聚塞吩、聚乙炔等）進行溶液或熔融紡絲。這一類方法對儀器依賴度較高，工藝復雜，所制備出的導電纖維或導電紗柔順度不好，呈硬化狀態。另一類則是在紡織品后處理階段，以紡絲成品（纖維、紗線、毛坯、布）為基材，在其表面沉積導電膜，主要有：利用化學原位聚合或電化學聚合在紡絲成品表面合成本征導電高分子膜；利用化學鍍膜、蒸發鍍膜、磁控濺射鍍膜和化學氣相沉積等方法在紡織品表面生長出金屬膜。上述幾種沉積導電膜的方法中，化學原位聚合沉積導電高分子膜和化學鍍沉積金屬膜這兩種方法，因對儀器依賴度低、工藝成本低以及實驗可控性好等優點，是制備導電紡織品常用的工藝方法。相關的報道文獻國內外中都有很多，而將這兩種方法組合起來制備導電高分子/金屬復合導電紡織品的報道研究卻很少。銅氨纖維是一種再生纖維素纖維。其制備過程如下：將棉短絨等天然纖維素原料溶解在堿性銅鹽的濃氨溶液中，配成紡絲溶液；經過濾和脫泡后，在水或淡堿溶液的紡絲浴中凝固成型；再在質量分數為2%~3%的硫酸溶液中進行第二浴，使銅氨纖維素分子化合物發生分解而再生出纖維素；生成纖維素纖維經水洗滌，再用稀酸液處理，除去銅的殘留，經洗滌、上油、干燥，最終得到銅氨纖維。銅氨纖維以棉漿、木漿粕等為原料，易被土壤及水中的細菌分解，是一種綠色環保紡織品。當前的紡絲工藝，可制備細度0.13dtex以下的銅氨纖維，因而市面上的銅氨類紡織品一般輕質、柔順。由于銅氨纖維表面具有多孔結構和高羥基含量，沒有皮層，所以其具有易染色、易改性等優點。綜合以上優點，銅氨纖維是制備導電紡織品的絕佳基體。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種銅氨纖維導電紡織品的制備方法。本專利技術提出的制備方法是以銅氨纖維為基體，在其表面依次沉積聚吡咯和金屬銅，具體工藝包括清潔銅氨纖維、聚吡咯原位化學聚合、硅烷偶聯劑自組裝改性、吸附銅離子、硼氫化鉀還原以及化學鍍銅等。本專利技術提出的銅氨纖維導電紡織品的制備方法，具體步驟如下：（1）清潔銅氨纖維：將銅氨纖維漂洗、烘干；（2）聚吡咯原位化學聚合：將清洗后的銅氨纖維置于吡咯-乙醇溶液中5~20分鐘，取出再立即放入氧化劑溶液中5~20分鐘，循環處理3~5次，取出、洗凈、烘干；（3）硅烷偶聯劑自組裝改性：將步驟（2）處理過的銅氨纖維浸入硅烷偶聯劑溶液中5~10分鐘，取出于100~120℃烘干，浸泡與烘干循環3~5次；（4）吸附銅離子：將步驟（3）處理過的銅氨纖維置于銅離子溶液中30~60分鐘，取出、烘干；（5）硼氫化鉀還原：將步驟（4）處理過吸附銅離子后的銅氨纖維置于硼氫化鉀溶液中5~10分鐘，取出、洗凈；（6）化學鍍銅：將步驟（5）處理過的銅氨纖維浸泡在銅化學鍍液中，于15~30℃化學鍍1～2小時，取出洗凈，烘干，制得銅氨纖維導電紡織品。本專利技術中，步驟（2）中吡咯-乙醇溶液的溶質為吡咯單體，溶劑為無水乙醇，吡咯-乙醇溶液的摩爾濃度為0.5~1.0mol/L。本專利技術中，步驟（2）中氧化劑溶液的溶劑為去離子水，溶液中各種溶質為氯化鐵的濃度為5~20g/L，對甲苯磺酸鈉的濃度為2~5g/L.本專利技術中，步驟（3）中硅烷偶聯劑溶液的溶質為3-巰基丙基三甲氧基硅烷，溶劑為乙醇，改性溶液的質量濃度為3%~5%。本專利技術中，步驟（4）中銅離子溶液的溶質為硫酸銅，溶劑為去離子水，銅離子溶液的質量濃度為3%~6%。本專利技術中，步驟（5）中硼氫化鉀溶液配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質為：氫氧化鉀的濃度為2~4g/L，檸檬酸鉀的濃度為4~8g/L，硼氫化鉀的濃度為2~4g/L。本專利技術中，步驟（６）中銅化學鍍液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質為：硫酸銅的濃度為5~10g/L，酒石酸鉀鈉的濃度為20~30g/L，氫氧化鈉的濃度為5~10g/L，碳酸鈉的濃度為1~2g/L，甲醛的濃度為5~10g/L。本專利技術制備的銅氨纖維導電紡織品具有以下優點：（1）銅氨纖維是以棉漿、木漿粕等為原料紡絲而成，屬于可再生資源，且易被土壤及水中的細菌分解，綠色環保。（2）銅氨纖維表面具有多孔結構和高羥基含量，吡咯單體可滲入孔內并在孔內聚合，得到的聚吡咯與銅氨纖維相互鉚合。并且表面羥基（>C-OH）可以與聚吡咯中的（-N-H）形成氫鍵，使聚吡咯與基體之間結合力增強。（3）硅烷偶聯劑可以充當橋梁，聯接內層聚吡咯層與外層金屬銅，使彼此結合力增強，提升材料的可靠性。（4）金屬銅與基體形成網狀導電體，導電性能好。（5）不使用貴金屬催化活化劑，節約資源，降低成本。本專利技術制備的銅氨纖維導電紡織品可用于醫療保健、電磁屏蔽、智能服裝等高新技術產品，市場前景廣闊。本專利技術的有益效果在于：（1）以銅氨纖維作為導電紡織品的基材，便于材料降解和金屬銅的回收及再利用。（2）將銅氨纖維與導電物質（聚吡咯和銅）復合，使銅氨纖維從絕緣體變為導電體，開拓了銅氨纖維的用途。（3）硅烷偶聯劑可充當聚吡咯層與金屬層的分子橋梁，提高產品的可靠性。（4）本專利技術采用導電高分子化學聚合和化學鍍相結合，克服了單獨高分子聚合或化學鍍所制備的導電紡織品導電性不好、屏蔽效應低等問題。（5）成本低、工藝簡單，對儀器設備的依賴度低。附圖說明圖1為銅氨纖維導電紡織品的掃描電鏡照片；圖2為銅氨纖維導電紡織品的光學顯微鏡照片。具體實施方式下面通過實施例進一步描述本專利技術。實施例1將1g氯化鐵，0.4g對甲苯磺酸鈉溶于200mL去離子水中，溶解完畢，得到氧化劑溶液。將銅氨纖維用去離子水淋洗干凈，烘干，置于濃度為0.5mol/L的200mL吡咯—乙醇溶液10分鐘。取出再立即放入上述氧化劑溶液中10分鐘，取出、洗凈，上述過程循環3次，烘干，得到表面沉積有聚吡咯的銅氨纖維。將聚吡咯/銅氨纖維置于濃度為3%的3-巰基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，浸泡5分鐘，取出，然后在100℃烘干，浸泡與烘干循環3次，得到改性后的聚吡咯/銅氨纖維。將改性后的聚吡咯/銅氨纖維置于濃度為3%的硫酸銅溶液中，浸泡30分鐘，取出，烘干，得吸附銅離子的聚吡咯/銅氨纖維。將2g氫氧化鉀，4g檸檬酸鉀，2g硼氫化鉀溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為1L，得硼氫化鉀溶液。將吸附銅離子的聚吡咯/銅氨纖維置于上述溶液中，放置5分鐘，取出，洗凈，得硼氫化鉀還原后的聚吡咯/銅氨纖維。將5g硫酸酮，20g酒石酸鉀鈉，5g氫氧化鈉，1g碳酸鈉，5g甲醛溶于500mL去離子水中，溶解完畢，添加去離子水，至溶液體積為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種銅氨纖維導電紡織品的制備方法，其特征在于具體步驟如下：（1）清潔銅氨纖維：將銅氨纖維漂洗、烘干；（2）聚吡咯原位化學聚合：將清洗后的銅氨纖維置于吡咯?乙醇溶液中5~20分鐘，取出再立即放入氧化劑溶液中5~20分鐘，循環處理3~5次，取出、洗凈、烘干；（3）硅烷偶聯劑自組裝改性：將步驟（2）處理過的銅氨纖維浸入硅烷偶聯劑溶液中5~10分鐘，取出于100~120℃烘干，浸泡與烘干循環3~5次；（4）吸附銅離子：將步驟（３）處理過的銅氨纖維置于銅離子溶液中30~60分鐘，取出、烘干；（5）硼氫化鉀還原：將步驟（４）處理過吸附銅離子后的銅氨纖維置于硼氫化鉀溶液中5~10分鐘，取出、洗凈；（6）化學鍍銅：將步驟（５）處理過的銅氨纖維浸泡在銅化學鍍液中，于15~30℃化學鍍1～2小時，取出洗凈，烘干，制得銅氨纖維導電紡織品。

【技術特征摘要】
1.一種銅氨纖維導電紡織品的制備方法，其特征在于具體步驟如下：
（1）清潔銅氨纖維：將銅氨纖維漂洗、烘干；
（2）聚吡咯原位化學聚合：將清洗后的銅氨纖維置于吡咯-乙醇溶液中5~20分鐘，取出再立即放入氧化劑溶液中5~20分鐘，循環處理3~5次，取出、洗凈、烘干；
（3）硅烷偶聯劑自組裝改性：將步驟（2）處理過的銅氨纖維浸入硅烷偶聯劑溶液中5~10分鐘，取出于100~120℃烘干，浸泡與烘干循環3~5次；
（4）吸附銅離子：將步驟（３）處理過的銅氨纖維置于銅離子溶液中30~60分鐘，取出、烘干；
（5）硼氫化鉀還原：將步驟（４）處理過吸附銅離子后的銅氨纖維置于硼氫化鉀溶液中5~10分鐘，取出、洗凈；
（6）化學鍍銅：將步驟（５）處理過的銅氨纖維浸泡在銅化學鍍液中，于15~30℃化學鍍1～2小時，取出洗凈，烘干，制得銅氨纖維導電紡織品。
2.根據權利要求1所述的銅氨纖維導電紡織品的制備方法，其特征在于步驟（2）中所述的吡咯-乙醇溶液的溶質為吡咯單體，溶劑為去無水乙醇，吡咯-乙醇溶液的摩爾濃度為0.5~1.0mol/L。
3.根據權利要求1所述的銅氨纖維導電紡織品制備方法，其特征在于步驟（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙航，呂銀祥，
申請(專利權)人：復旦大學，
類型：發明
國別省市：上海;31