一种导电棉纤维的预处理方法、导电棉纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属化功能纺织品技术领域，尤其涉及一种导电棉纤维的预处理方法、导电棉纤维及其制备方法。本发明专利技术公开了一种导电棉纤维的预处理方法，包括以下步骤：将改性剂吸附在棉纤维上，得到改性的棉纤维；所述改性剂选自植物多酚。该预处理方法使用绿色环保的改性剂，改性剂可通过氢键作用吸附于棉纤维表面，形成一层超分子结构膜层，可作为金属镀层与棉纤维之间的界面层，可提高金属镀层与棉纤维的结合力，且不会对棉纤维性能造成任何破坏，克服了传统的预处理方法会造成棉纤维的纤维损伤，导致纤维性能劣化，且造成环境污染的缺点。该预处理方法简单易控，绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种导电棉纤维的预处理方法、导电棉纤维及其制备方法
本专利技术涉及金属化功能纺织品
，尤其涉及一种导电棉纤维的预处理方法、导电棉纤维及其制备方法。
技术介绍
随着现代纺织科学技术的迅速发展，人们对功能性纺织品的需求越来越大，人们不在满足于纺织面料简单的服用要求，除一般纺织品应具有的物理机械性能以外，还应具有某种特殊功能的要求。金属化功能纺织品不仅具有导电和电磁屏蔽等功能，而且兼有织物的柔软、透气、耐折叠、可缝制裁剪等特性，受到了国内外学者的广泛研究。随着科技不断进步，导电纤维已不再局限于采用合成纤维作为基底材料，研究人员的目光也逐渐投向了更安全环保的天然纤维，棉纤维作为一种天然纤维素类大宗纤维，易于加工，相对价廉，机械性能良好且穿戴舒适，颇具研究价值。化学镀方法是制备金属化功能棉纤维的主要方法之一。在棉纤维上进行化学镀传统工艺一般需要如下步骤：除油→粗化(预处理)→敏化→活化→化学镀。粗化的目的一是增强纤维表面的亲水性，从而在后续的活化过程中形成更多的催化中心；二是在纤维表面形成凹坑，来作为基材与金属镀层的铆合点，从而提高镀层的牢固程度。敏化过程是在材料表面吸附大量具有还原性的金属离子，在后续活化过程中，这种金属离子可将活化剂还原成具有催化活性的颗粒结合在基体表面，为后续施镀做准备。活化过程是在敏化后的的试样上通过氧化还原反应吸附具有催化活性的金属颗粒，引发后续的化学镀。但现有的粗化过程均是用强酸、强碱、强氧化剂或等离子体处理方法进行粗化，都会造成纤维损伤(产生表面凹坑)，导致纤维性能劣化，且强酸、强碱和强氧化剂易造成环境污染。
技术实现思路
本专利技术提供了一种导电棉纤维的预处理方法、导电棉纤维及其制备方法，解决了现有的导电棉纤维预处理会造成纤维损伤，导致纤维性能劣化，且易造成环境污染的问题。其具体技术方案如下：本专利技术提供了一种导电棉纤维的预处理方法，包括以下步骤：将改性剂吸附在棉纤维上，得到改性的棉纤维；所述改性剂选自植物多酚。优选地，所述植物多酚选自单宁酸、茶多酚或海藻多酚，更优选为丹宁酸。植物多酚是由植物提取出来的天然产物，其特点为结构中具有数量较多的酚羟基，以连苯三酚、邻苯二酚结构的邻位酚羟基为主；分子量较大且分布较宽；具有水溶性。且价格低廉，较为易得。植物多酚均为绿色环保的原料，其中，丹宁酸价格在植物多酚中最为低廉，来源广泛，原料易得。丹宁酸，又称为鞣酸，单宁酸，单宁，没食子鞣酸，鞣质，落叶松栲胶，二倍酸。分子式为C76H52O46；分子量为1701.22；水溶性为250g/L(20℃)。棉纤维优选为棉纱布、平纹棉布或棉线，本专利技术实施例中使用的为国产普通医用棉纱布，单层，经纱*纬纱＝21支*32支。剪成长4cm*2cm的长方形试样备用。优选地，所述吸附具体为：将所述棉纤维浸泡在所述改性剂溶液中，然后依次进行洗涤和干燥。优选地，所述改性剂溶液的浓度为1g/L～50g/L，更优选为2g/L～35g/L；改性剂溶液的溶剂为去离子水。优选地，所述浸泡采用微波中火辅助浸泡；所述浸泡的时间为1min～10min，更优选为2min～5min；所述洗涤的溶液为去离子水；所述干燥优选采用真空干燥。传统化学镀一般需用强酸、强碱、强氧化剂或者等离子体处理等方法来预处理棉纤维，实现纤维的粗化，来提高金属镀层与纤维之间的附着力。这些预处理方法极易造成纤维损伤，导致材料性能下降，并且易造成环境污染。本专利技术使用绿色环保的改性剂对棉纤维进行预处理，植物多酚通过氢键作用吸附于棉纤维表面，形成一层超分子结构膜层，作为金属镀层与棉纤维之间的界面层，可提高化学镀层与棉纤维的结合力，且不会对棉纤维性能造成任何破坏。本专利技术优选采用丹宁酸对棉纤维进行表面预处理，利用其成膜性及其对金属离子的螯合作用提高棉纤维对金属催化活性中心的吸附能力，同时对后续化学镀层的均匀牢固吸附打下良好的基础。本专利技术提供了一种导电棉纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将上述改性的棉纤维与金属A离子进行络合，得到吸附有所述金属A离子的第一棉纤维；步骤2：将所述第一棉纤维吸附的所述金属A离子用还原剂进行还原，得到含有所述金属A的第二棉纤维；步骤3：将所述第二棉纤维用含有金属B离子的化学镀液进行化学镀，得到导电棉纤维；所述金属A离子选自Ni2+、Fe3+、Zn2+或Mg2+。优选为Ni2+或Fe3+，更优选为Ni2+。优选地，所述金属B选自Ni、Cu、Co或Ag，优选为Ni或Cu，更优选为Ni。镍的导电性不如铜，但镍具有优异的耐蚀性、耐磨性且对纤维起到好的保护作用。优选地，步骤1为敏化过程，其具体为：将改性的棉纤维浸泡金属A盐溶液，利用其表层的改性剂络合金属A离子，将金属A离子牢牢“铆定”于棉纤维表面，得到第一棉纤维。其中，所述金属A离子的浓度为5g/L～50g/L，更优选为10g/L～30g/L；金属A盐优选为六水合硫酸镍、七水合硫酸镍、次磷酸镍、醋酸镍、氯化镍、硫酸镍或醋酸镍；浸泡的时间为10～60min，优选为30min～40min，温度为20℃～50℃，优选为20℃～30℃，溶液的溶剂为去离子水。优选地，步骤2为活化过程，其具体为：将棉纤维表面“铆定”的金属A离子用还原剂原位还原成金属A纳米颗粒，作为化学镀的催化活性中心,得到含有金属A纳米颗粒的第二棉纤维。其中，还原的时间为60s～300s，优选为60s～180s。需要说明的是，步骤2中的金属A纳米颗粒非常小。优选地，所述还原剂选自硼氢化钠或硼氢化钾；所述还原剂的浓度为0.01mol/L-0.10mol/L，更优选为0.01mol/L～0.05mol/L。在棉纤维上进行化学镀传统工艺中常用的敏化剂是氯化亚锡(SnCl2)，常用的活化剂为氯化钯(PdCl2)，氯化金(AuCl3)等。而含Sn的酸性溶液会带来环境污染，需要进一步的处理产生的污水，Pd、Au贵金属价格昂贵，规模化生产时生产成本太高。改性剂内含有邻位酚羟基，这种特殊的结构使其能够与多种金属离子发生配位作用。本专利技术利用改性剂的这一特性将金属A离子络合到棉纤维表面，再用还原剂原位还原为金属A纳米颗粒。这些金属A纳米颗粒被改性剂牢牢吸附在棉纤维表面，并在后续的化学镀过程中作为成核位点，有利于后续生成的金属B纳米颗粒紧密包覆于纤维表面。本专利技术敏化和活化的方法简单易控，成本低，绿色环保，具有良好的应用前景。步骤3为化学镀，其具体为：将还原后的第二棉纤维浸泡于化学镀液中，然后取出、清洗和烘干，得到导电棉纤维；需要说明的是，化学镀后产生的金属B纳米在棉纤维表面的金属A纳米颗粒活性中心周围堆积铺展，紧密包覆于棉纤维周围，得到导电棉纤维。其中，清洗剂为去离子水，化学镀液的溶剂为去离子水，化学镀的时间为10min～120min，优选为30min～60min，温度为室温。本专利技术实施例中，化学镀的金属为镍，其中，化学镀液各组分为：六水合硫酸镍(NiSO4·6H2O)10～40g/L；水合磷酸二氢钠(NaH2PO2·H2O)10～40g/L；二水合柠檬酸钠(C6H5Na3O7·2H2O)10～40g/L；硼酸(H3BO3)50～70g/L。控制溶液pH8～10。需要说明的是，化学镀为现有技术，化学镀液的组分为常用组分，可以根据所镀金属调整配方。本专利技术还提供了上述制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电棉纤维的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性剂吸附在棉纤维上，得到改性的棉纤维；所述改性剂选自植物多酚。

【技术特征摘要】
1.一种导电棉纤维的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性剂吸附在棉纤维上，得到改性的棉纤维；所述改性剂选自植物多酚。2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述植物多酚选自单宁酸、茶多酚或海藻多酚。3.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述吸附具体为：将所述棉纤维浸泡在所述改性剂溶液中，然后依次进行洗涤和干燥。4.根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于，所述改性剂溶液浓度为1g/L～50g/L。5.根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于，所述浸泡采用微波中火辅助浸泡；所述浸泡的时间为1min～10min；所述改性剂溶液的溶剂为去离子水。6.一种导电棉纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将权利要求1所述改性的棉...

【专利技术属性】
技术研发人员：董智贤，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44