[发明专利]导电金属涂覆的纤维及其连续制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本申请涉及导电金属镀覆的纤维和金属镀覆的纤维的连续制备方法以及所提供的纤维或通过所提供的方法制备的其他纤维的使用。

背景技术

电线通常由高度导电的金属例如铜制得。这些金属对于信号传输和能源传输提供了最高的导电性，还可用于电磁干扰(EMI)屏蔽应用。但是金属导线的重量（例如，铜的密度为8.96 g cm^-3）对于看重轻量化的应用是不合乎希望的。此类应用的例子包括但不局限于，航空航天应用。降低电线系统重量的一些已知工作涉及用较小规格的导线（例如，26或28号）代替标准规格铜导线（例如22号）。但是，因为较薄导线不具有对于许多应用所要求的必需的机械强度和耐久性，替换导线的规格通常不是可行的问题解决方案。此外，在必须具有耐久性和挠性的一些应用中，金属导线的硬度和疲劳特性也成问题。

本领域已经提出导电金属涂覆的聚合物纤维作为所需的解决方案以改进导电材料。金属涂覆的纤维通常用高度导电的金属金属化聚(对亚苯基苯并二唑)()或者聚(对苯二甲酰对苯二胺)()纤维制造。因为内部纤维具有高拉伸强度和杨氏模量、低密度和小直径，所以此类金属涂覆的聚合物纤维在挠性、轻量化和耐久性方面比常规导线（例如铜线）具有优势。然而，对于另外的金属涂覆的纤维领域，特别是那些提供长期纤维强度和稳定性并可用于必须具有耐久性和挠性的一些应用，还存在未满足的需求。该应用的一个例子是EMI屏蔽。通常由标准铜线制造编织的EMI屏蔽，但是采用金属包衣纤维作为代替提供了轻量化并可以在高频下提供更好的屏蔽，原因在于编织覆盖的增加和较少的开窗。

除了已知一些类型的金属包衣纤维之外，还已知它们的一些制备方法。例如，US 7,166,354揭示了使聚酯纤维金属化的间歇法。但是，显然适用于间歇法的处理条件未必适用于连续法。例如，间歇法的处理条件可能无法实现具有最大金属纤维粘合强度、所需的金属涂层厚度和均匀性以及最小纤维强度下降的表面结构。此外，间歇法的处理条件可能无法为长纤维提供一致的质量。因此，本领域迫切需要对金属涂覆纤维的制备方法进行改进。

发明内容

本发明在各个实施方式中提供了导电金属镀覆的纤维和金属镀覆的纤维的制备方法来满足这些需求。此外，还提供了包含所述提供的金属镀覆的纤维的聚合制品，所述制品具有电子干扰屏蔽作用。

在一些实施方式中，提供了金属镀覆的液晶聚合物纤维，其包含：(a)熔融可加工的向温性全芳族液晶聚合物纤维；(b)在所述纤维上的至少一层无电镀覆的金属涂层；以及(c)在所述纤维上的可任选的至少一层电镀的金属涂层。在一些实施方式中，所述全芳族液晶聚合物纤维是主要由如下(I)和(II)的重复单元组成的聚酯：

(I)是；

(II)是；

在一些实施方式中，所述全芳族液晶聚合物纤维选自：纤维、纤维和纤维，并且可以是单纤丝纤维或者多纤丝纤维。

还提供了一种连续法，该方法通过在所述纤维上形成良好粘附的均匀金属层为高温高强度芳族纤维引入导电性。在一些实施方式中，所提供的方法包括：(a)在存在超声波搅拌的情况下，通过使所述熔融可加工的全芳族液晶聚合物纤维与碱性溶液接触对其表面进行蚀刻，其中所述碱性溶液不含表面活性剂或者增溶剂；(b)通过使经过蚀刻的纤维接触一种或多种无电镀覆催化剂，用催化剂对经过蚀刻的表面进行接种；(c)通过使所述纤维与还原溶液接触还原催化剂；(d)在所述纤维上无电镀覆至少一层金属涂层；以及(e)可任选地在所述纤维上电镀至少一层金属涂层。通过提供的方法制备的金属镀覆的纤维显示出热稳定性、热-氧化稳定性、机械挠性、耐久性、强度、导电性、小直径和轻量化中的一种或多种。

在一些实施方式中，还提供具有电子干扰屏蔽作用的聚合制品，该制品包含所述提供的金属镀覆纤维或者通过所述提供的方法制备的其他纤维。因此，在一些实施方式中，提供的制品包含：(a)熔融可加工的向温性全芳族液晶聚合物纤维；(b)在所述纤维上的至少一层无电镀覆的金属涂层；以及(c)在所述纤维上可任选的至少一层电镀的金属涂层；其中(b)或(c)的纤维适合进行机织或编织以提供具有电磁干扰屏蔽作用的聚合制品。

结合以下详细说明能更清楚地了解本申请的这些以及其他实施方式。

附图简要说明

结合附图，通过以下详细描述，能够更完整地了解本发明并更容易地获得并理解本发明的许多实施方式，其中：