[发明专利]一种长纤维铜管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能化金属纤维管制备技术领域，尤其是涉及一种长纤维铜管的制备方法。

背景技术

金属纤维与有机、无机纤维相比，具有高的弹性、高的耐磨性、好的通气性、导电性、导磁性、导热性以及自润滑性和烧结性，应用范围广阔，前景引人瞩目。目前主要应用于：离合器、刹车片摩擦材料，导电塑料，微波防护服、高压带电作业服，汽车消声器，热交换器等。而具有中空结构的金属纤维管在作为电磁波吸收剂使用时，可表现出更好的电磁波衰减效果和更低的密度。目前来看，金属纤维管的生产方法主要有静电纺丝法（王美策等，一种基于单通道电纺丝法制备金属纳米纤维管的方法[P],中国发明专利，申请号：201310525512.5，2013-10-30），以及静电纺丝和金属气相沉淀技术相结合法（金翼水.高功能性金属纳米纤维的制造及其性能评估.国外化纤技术,2011,40(10),47-49.）。此类方法均无法制备连续性金属纤维管，且很难使金属均匀包覆在纤维表面。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种长纤维铜管的制备方法，对连续性聚丙烯纤维表面处理（粗化、活化、敏化）、化电镀和电镀制成连续性复合纤维、复合纤维经分解、裂解、燃烧，还原形成长纤维铜管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，包括以下步骤：

（1）聚丙烯连续性纤维的表面处理：采用10~20%wt的氢氧化钠溶液进行化学除油，采用铬酐和硫酸溶液进行纤维表面的粗化，采用酸性的锡盐溶液进行纤维的敏化，敏化后纤维的清洗，采用硝酸银和氨水溶液进行纤维表面的活化，活化后的纤维经甲醛溶液还原；

（2）纤维的化学镀铜，其溶液成分为：酒石酸钾钠10～20g/L，氢氧化钠2～5g/L，硫酸铜2～4g/L，氯化镍,0.2~1g/L，甲醛1～3g/L，化学镀时间为2-8min；

（3）纤维镀铜，电镀主盐采用硫酸铜；

（4）聚丙烯纤维的去除，复合纤维在400～500℃氧化性气氛下氧化1-3h；

（5）铜纤维管的还原，在还原性气氛的保护下，200～500℃保温0.2-1.5h，自然冷却至室温，获得纤维铜管。

本发明的优点是：

（1）选择不同直径或异形截面的聚丙烯纤维，可制备不同规铬和断面形状的连续性纤维铜管；

（2）由于聚丙烯纤维的分解、裂解、燃烧的不彻底，管内留存了残炭，一方面为铜氧化物还原成金属提供合适的还原剂，提高反应速度，另一方面，当纤维铜管作为电磁波吸收剂使用时，管内残炭的反射和吸收作用（XieW,ChengHF,ChuZY,etal.EffectofFSSonmicrowaveabsorbingpropertiesofhollow-porouscarbonfibercomposites.MaterialsandDesign,2009,30(4):1201?1204.），将增强电磁波的衰减效果；

（3）可通过调整电镀主盐的组成及工艺的简单调节，即可获得具有不同金属组成的连续性纤维管；

（4）纤维铜管的长度不受工艺限制，仅取决于原聚丙烯纤维的长度。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：φ0.01mm纤维铜管的成形工艺

（1）聚丙烯连续性纤维直径为φ0.006mm，先采用10%wt氢氧化钠溶液进行化学除油5min；粗化的水溶液配比为80g/L铬酐、300ml/L硫酸，粗化处理温度为60℃，粗化处理时间20min；敏化液组成为氯化锡8g/L，盐酸40ml/L，敏化处理时间3min；采用硝酸银和氨水溶液进行纤维表面的活化，活化后的纤维经甲醛溶液还原；

（2）纤维的化学镀铜，其溶液成分为：酒石酸钾钠10g/L，氢氧化钠2.5g/L，硫酸铜2g/L，氯化镍0.2g/L，甲醛1.2g/L，化学镀时间为3min；

（3）纤维镀铜，电镀液组成为，硫酸铜120g/L，硫酸30ml/L，硫酸铝钾10g/L，电镀时间20min；

（4）聚丙烯纤维的去除，复合纤维在450℃空气气氛下氧化1.5h；

（5）铜纤维管的还原，在氢气气氛下，300℃保温0.5h，自然冷却至室温，获得φ0.01mm连续性纤维铜管。