一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，包括：將織物浸漬在含氮高分子單體的無機酸溶液中，振蕩，然后在織物上噴灑過硫酸銨氧化液，得到導電織物；將上述導電織物在電解液中進行恒電流電沉積，漂洗烘干，即可。本發(fā)明的制備方法簡單，溶液組成簡單，安全環(huán)保，成本低，控制電流密度的大小可獲得不同微觀形態(tài)的導電金屬層，在智能紡織品領域具有廣闊的應用前景。
【專利說明】一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于導電織物的制備領域，特別涉及一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法。
【背景技術】
[0002]非金屬表面直接金屬電沉積(直接電鍍)工藝始于對塑料直接金屬電沉積工藝的探討，非導電基體表面沉積金屬膜的傳統(tǒng)方法常采用無電沉積(化學鍍)方式實現(xiàn)，但該工藝涉及價格昂貴的貴金屬鹽催化，采用甲醛作為還原劑以及無電沉積過程中氫氣的產(chǎn)生易產(chǎn)生鍍層針孔麻點，影響鍍層表觀質(zhì)量等問題。鑒于以上問題的存在，人們在繼續(xù)開展無電沉積工藝研究的同時，開始了非導電基體直接電沉積工藝的探索。實現(xiàn)非導電基體表面直接金屬電沉積，必須先在其表面形成導電預制層，通常采用導電聚合物體系、Pd/Sn體系和碳粒子懸浮液體系作為導電性物質(zhì)。其中導電聚合物體系中多采用聚吡咯和聚苯胺等，以膠體形式或原位沉積方式居多，其不僅在電沉積過程中充當導電預制層的作用而且與沉積金屬共同構(gòu)筑導電網(wǎng)絡，在實際使用中逐漸顯現(xiàn)出較大的商業(yè)應用價值。
[0003]目前在纖維或織物這樣的柔性基體上實現(xiàn)直接電沉積的研究幾乎未見報道，然而電化學制備方法目前已有應用于纖維基體的先例，2009-2011年F.Cases等連續(xù)報道了其課題組開展的在沉積有聚吡咯膜的織物表面電化學制備聚苯胺的工作，為纖維基體作為電化學電極提供了參考。[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]采用恒電流法在預知導電高分子的紡織品表面電沉積金屬Cu在國內(nèi)外均無相關報道。通過控制電流密度和電鍍時間，可獲得不同性能的導電紡織品，滿足不同領域的需求，在智能紡織品方面具有廣泛的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，本發(fā)明制備方法簡單，避免采用無電沉積時使用昂貴貴金屬鹽和有毒甲醛還原劑等，電解液組成簡單，安全環(huán)保，成本低，對設備要求性能低。
[0006]本發(fā)明的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，包括:
[0007]( I)將織物浸潰在含氮高分子單體和無機酸組成的水溶液中，振蕩，然后在織物上噴灑過硫酸銨氧化液，得到導電織物；
[0008](2)將上述導電織物在電解液中進行恒電流電沉積，漂洗烘干，即可；其中電解液由硫酸銅、檸檬酸鈉、硫酸鈉組成。[0009]所述步驟(1)中織物為滌綸布、錦綸布、滌錦布中的一種。
[0010]所述步驟(1)中含氮高分子單體為聚苯胺或聚吡咯；無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的一種。
[0011]所述步驟(1)中含氮高分子單體和無機酸組成的水溶液中單體濃度為0.8~
1.2mol/L，單體與無機酸的摩爾濃度之比為1:1。
[0012]所述步驟(1)中振蕩為70_90°C條件下，振蕩60_90min。
[0013]所述步驟(1)中過硫酸銨氧化液的濃度為0.4~0.6mol/L ;過硫酸銨氧化液的溫度低于10°C，pH值3-4。
[0014]所述步驟(2)中電解液組成為硫酸銅濃度為0.6~0.8mol/L、檸檬酸鈉濃度為
0.04 ~0.08mol/L、硫酸鈉濃度為 0.2 ~0.6mol/L, pH 值 3 ~4。
[0015]所述步驟(2)中恒電流電沉積工藝為:導電織物為陰極，鈦金屬電極為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，室溫通電，然后將電流減小通電。
[0016]所述室溫通電電流密度為100~150mA/cm2,通電時間為10~30s,然后減小至電流密度為60~80A/cm2,通電90~120s。
_7] 有益.效果
[0018](I)本發(fā)明的制備方法簡單，避免采用無電沉積時使用昂貴貴金屬鹽和有毒甲醛還原劑等，電解液組成簡單，安全環(huán)保，成本低，對設備要求性能低；
[0019](2)本發(fā)明所得到的導電織物具有優(yōu)異的導電性能，通過控制電鍍條件，可獲得與紡織品基體牢固結(jié)合，并與高分子導電層交錯生長的導電金屬銅鍍層，該織物性質(zhì)穩(wěn)定，滿足開發(fā)智能紡織品的需要，應用前景廣闊；
[0020](3)本發(fā)明控制電流密度的大小可獲得不同微觀形態(tài)的導電金屬層，在智能紡織品領域具有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0022]實施例1
[0023]本實施例采用滌綸布
[0024](I)將織物浸潰在1.0mol/L苯胺和1.0mol/L鹽酸組成的水溶液中，在90°C下振蕩60min后取出；
[0025](2)在步驟(1)得到的織物上噴灑預先冷卻至5°C的pH值為4的0.5mol/L過硫酸銨氧化液，得到導電織物；
[0026](3)將上述導電織物作為陰極，鈦金屬電極為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，浸入硫酸銅濃度為0.6mol/L、檸檬酸鈉濃度為0.06mol/L、硫酸鈉濃度為0.4mol/L的pH值在4的電解質(zhì)溶液中，在室溫下以120mA/cm2通電30s ；
[0027](4)將電流減小至60mA/cm2繼續(xù)通電120s后取出，漂洗烘干即可。
[0028]測試表明，織物的表面方阻為10±2mQ/Sq，織物的導電性能、耐摩擦和耐洗性能均較優(yōu)良。
[0029]實施例2
[0030]本實施例采用滌錦布
[0031](I)將織物浸潰在0.8mol/L苯胺和0.8mol/L鹽酸組成的水溶液中，在80°C下振蕩60min后取出；
[0032](2)在步驟(1)得到的織物上噴灑預先冷卻至5°C的pH值為4的0.4mol/L過硫酸銨氧化液，得到導電織物；
[0033](3)將上述導電織物作為陰極，鈦金屬電極為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，浸入硫酸銅濃度為0.8mol/L、檸檬酸鈉濃度為0.08mol/L、硫酸鈉濃度為0.6mol/L的pH值在4的電解質(zhì)溶液中，在室溫下以100mA/cm2通電20s ；
[0034](4)將電流減小至80mA/cm2繼續(xù)通電IOOs后取出，漂洗烘干即可。
[0035]測試表明，織物的表面方阻為5±2m Ω /sq,織物的導電性能、耐摩擦和耐洗性能均較優(yōu)良。
[0036]實施例3
[0037]本實施例采用錦綸布
[0038](I)將織物浸 潰在0.6mol/L苯胺和0.6mol/L鹽酸組成的水溶液中，在85°C下振蕩60min后取出；
[0039](2)在步驟(1)得到的織物上噴灑預先冷卻至5°C的pH值為4的0.3mol/L過硫酸銨氧化液，得到導電織物；
[0040](3)將上述導電織物作為陰極，鈦金屬電極為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，浸入硫酸銅濃度為0.8mol/L、檸檬酸鈉濃度為0.08mol/L、硫酸鈉濃度為0.6mol/L的pH值在4的電解質(zhì)溶液中，在室溫下以80mA/cm2通電30s ；
[0041](4)將電流減小至60mA/cm2繼續(xù)通電120s后取出，漂洗烘干即可。
[0042]測試表明，織物的表面方阻為20±2mQ/Sq，織物的導電性能、耐摩擦和耐洗性能均較優(yōu)良。
[0043]實施例4
[0044]本實施例采用滌錦布
[0045](I)將織物浸潰在1.0mol/L苯胺和1.0mol/L鹽酸組成的水溶液中，在80°C下振蕩60min后取出；
[0046](2)在步驟(1)得到的織物上噴灑預先冷卻至5°C的pH值為4的0.4mol/L過硫酸銨氧化液，得到導電織物；
[0047](3)將上述導電織物作為陰極，鈦金屬電極為陽極，飽和甘汞電極為參比電極，浸入硫酸銅濃度為0.8mol/L、檸檬酸鈉濃度為0.08mol/L、硫酸鈉濃度為0.6mol/L的pH值在4的電解質(zhì)溶液中，在室溫下以80mA/cm2通電30s ；
[0048](4)將電流減小至60mA/cm2繼續(xù)通電IOOs后取出，漂洗烘干即可。
[0049]測試表明，織物的表面方阻為10±2mQ/Sq，織物的導電性能、耐摩擦和耐洗性能均較優(yōu)良。
【權(quán)利要求】
1.一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，包括: (1)將織物浸潰在含氮高分子單體和無機酸組成的水溶液中，振蕩，然后在織物上噴灑過硫酸銨氧化液，得到導電織物； (2)將上述導電織物在電解液中進行恒電流電沉積，漂洗烘干；其中電解液由硫酸銅、檸檬酸鈉、硫酸鈉組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(1)中織物為滌綸布、錦綸布、滌錦布中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(1)中含氮高分子單體為聚苯胺或聚吡咯；無機酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(1)中含氮高分子單體和無機酸組成的水溶液中單體濃度為0.8~1.2mol/L，單體與無機酸的摩爾濃度之比為1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(1)中振蕩為70-90°C條件下，振蕩60-90min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(1)中過硫酸銨氧化液的濃度為0.4-0.6mol/L ;過硫酸銨氧化液的溫度低于10°C，pH 值 3-4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(2)中電解液組成為硫酸銅濃度為0.6-0.8mol/L、檸檬酸鈉濃度為0.04-0.08mol/L、硫酸鈉濃度為 0.2-0.6mol/L, pH 值 3 ~4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述步驟(2)中恒電流電沉積工藝為:導電織物為陰極，鈦金屬電極為陽極，飽和甘汞電極為參比電極,室溫通電,然后將電流減小通電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種紡織品表面恒電流電沉積金屬銅的方法，其特征在于:所述室溫通電電流密度為100-150mA/cm2，通電時間為10_30s，然后減小至電流密度為60-80A/cm2，通電 90_120s。
【文檔編號】C25D5/54GK103806034SQ201410086529
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】趙亞萍, 蔡再生, 朱航悅, 符曉蘭, 劉彩虹 申請人:東華大學