一种抗热震导电聚酰亚胺纤维及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种抗热震导电聚酰亚胺纤维及其制备方法，纤维包括改性聚酰亚胺纤维；及依次复合在改性聚酰亚胺纤维表面的金属过渡层和金属镀层；改性聚酰亚胺纤维表面通过吡啶衍生物或喹啉衍生物进行改性；金属过渡层中金属选自铜、镍或银；金属镀层中金属选自铜、镍或银。以聚酰亚胺纤维为基纤，通过吡啶衍生物或喹啉衍生物对其表面进行改性，在聚酰亚胺纤维表面和镀层金属间通过共价键和配位键引入含吡啶衍生物或喹啉衍生物过渡层而发挥软连接的作用，同时利用吡啶和酰胺键与金属的强作用力提高纤维与金属的粘结性能，从而提高纤维抗热震性能；具有较高导电率。纤维导电率为1.15×10

A Thermal Shock Resistant Conductive Polyimide Fiber and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种抗热震导电聚酰亚胺纤维及其制备方法
本专利技术属于聚酰亚胺纤维
，尤其涉及一种抗热震导电聚酰亚胺纤维及其制备方法。
技术介绍
科技进步带动了电子产品的普及，同时，电磁污染伴随而生。电磁辐射、噪声污染、水汽污染和空气污染并称为人类四大公害，威胁人类生存。一方面，作为高能射线应用于医药、军事、电子等多个领域；另一方面，作为电子设备应用于人们的日常生活中，电磁辐射对人类健康带来不可避免的伤害。金属板、金属网、金属丝、金属化织物等良好的导电性能和导磁性能赋予了其良好的电磁屏蔽性能。导电纤维既有柔韧性，又具有导电、抗静电、导热和电磁屏蔽性能，在国民经济中应用日益广泛，如电子电力行业的导电网、工作服；医疗行业的电热服、电热绷带；航空、航天、电子行业的电子屏蔽罩等。导电纤维可用于抗静电纺织品、防电磁辐射纺织品、智能纺织品和军工纺织品等领域。按导电成分及其在纤维中的分布状态划分，导电纤维主要有：金属纤维、碳纤维、导电高分子型纤维、导电成分非导电聚合物复合型纤维、导电成分包覆非导电聚合物型纤维等。金属纤维导电性能好，耐热、耐化学腐蚀，但对于纺织品而言，金属纤维抱合力小，纺纱性能差，成品色泽受限制，多用于地毯和工作服面料，制成高细度纤维时价格昂贵；碳纤维导电性能好，耐热，耐化学药品，但模量高，缺乏韧性，不耐弯折，无热收缩能力，适用范围有限；导电高分子型纤维中，由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，纺丝困难，价格更高，也难在纺织品中广泛使用；导电成分非导电聚合物复合型纤维导电成分添加量大，电磁屏蔽性能一般，主要用于抗静电；导电成分包覆非导电聚合物型纤维具有良好的导电性能和屏蔽性能，但在较大温差范围内使用时存在导电层易脱落的缺点，特别是金属包覆型非导电聚合物型纤维的抗热震性能差，这主要是由于热膨胀系数差别大所致。即便如此，金属包覆型有机纤维仍然是一类非常重要的导电纤维，其不仅具有良好的导电、导热、反射和吸收电磁波等功能，而且具有质轻、柔软和透气特性。目前，金属包覆型有机纤维的研究和应用主要集中于传统纤维上，作为一种高性能纤维，聚酰亚胺纤维表面金属化的研究较少。有机纤维表面金属化的方法包括真空蒸镀、离子喷镀、磁控溅射镀、电镀和化学镀。真空蒸镀具有操作方便、成膜速度快、效率高等优点，但是该方法蒸发的金属粒子初动能小，金属以原子团形式沉积到纤维表面，导致镀层与纤维结合强度差，镀层真空多，结构疏松，并且该方法对设备要求高，沉积速率难以控制，故一般只在加工特殊用途的纤维时采用。离子喷镀是在真空条件下，采用某种等离子体电离技术，使蒸发的金属原子被电子碰撞电离后以离子的形式沉积于纤维表面形成薄膜。该方法结合了真空蒸镀较高沉积速率和阴极溅射技术良好膜层结合度的工艺优点，但是由于纤维高温下结构不稳定性和高压下尺寸不稳定性，使得离子喷镀方法对纤维和织物的应用较少。磁控溅射镀是一种“高速低温溅射技术”，其特点是成膜速率高，基材温度低，膜的粘附性好，可实现大面积镀膜，工艺重复性好，便于自动化，但是加工成本高。电镀法会产生大量工业废水，污染大。化学镀也称为无电解镀或自催化镀，是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属并沉积到零件表面的一种镀覆方法。化学镀是一种新型的表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。该方法所需设备简单、能耗小、不损伤纤维，且可对纤维连续处理，所获纤维导电性和导热性优良。我们在专利CN101446037B公开了一种导电聚酰亚胺纤维的制备方法，通过高锰酸钾和氢氧化钠等试剂进行粗化、用氯化亚锡敏化、用银氨溶液活化，再经过传统化学镀获得镀铜和镀镍纤维。此方法的优点是制备可靠性高、镀层厚度可控，但是，镀金属纤维的抗热震性能差，我们进行了4次室温到200℃循环实验，发现镀层金属脱落现象严重，见图1。专利CN101775670B公开了一种一体化成型制备聚酰亚胺/银复合导电纤维的方法。首先用聚酰胺酸溶液制备聚酰胺酸纤维，然后通过可溶性银盐溶液进行离子交换得到聚酰胺酸银复合物，再经过热还原的方法得到镀银聚酰亚胺纤维。该方法具有一体化成型的优点，其工艺流程简单，步骤少，成本低。但是，由于无法进行后牵伸及热还原过程的催化降解作用，所以无法获得高强度的导电纤维，而且镀层薄。专利CN107313249A公开了一种聚酰亚胺/镍复合导电纤维及其制备方法，将聚酰亚胺纤维用强碱溶液处理，用可溶性镍或银或钯盐溶液进行离子交换，然后用还原剂处理得到表面覆载超薄金属粒子层的聚酰亚胺纤维，最后通过传统化学镀方法得到镀镍聚酰亚胺纤维。该方法其实与专利CN101446037B差别不大，两种方法都要经过强碱处理后活化，专利CN101446037B是首先把还原剂氯化亚锡吸附在纤维表面，然后用银氨溶液或氯化钯盐酸溶液处理得到表面包覆银或钯金属粒子层的纤维，而专利CN107313249A是首先通过离子交换把镍或银或钯离子吸附到纤维表面，再用还原剂还原，最后的化学镀方法基本相同。专利CN106702356A公开了一种导电聚酰亚胺纤维及其制品和制备方法，通过对纤维进行强碱处理，得到表面含羧基的纤维，然后用半胱胺或半胱胺盐酸盐溶液处理，然后利用巯基还原二价钯离子得到表面包覆金属钯的纤维，最后通过传统化学镀方法进行镀镍、银或铜。该方法与专利CN101446037B也基本相同，只是把还原剂氯化亚锡更换为半胱胺。上述专利有一个共同的缺点是在较大温差范围内使用时抗热震性能差，从而限制了其作为高性能纤维的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种抗热震导电聚酰亚胺纤维及其制备方法，该纤维具有较高的抗热震性。本专利技术提供了一种抗热震导电聚酰亚胺纤维，包括改性聚酰亚胺纤维；及依次复合在所述改性聚酰亚胺纤维表面的金属过渡层和金属镀层；所述改性聚酰亚胺纤维表面通过吡啶衍生物或喹啉衍生物进行改性；所述金属过渡层中的金属选自铜、镍或银；所述金属镀层中的金属选自铜、镍或银。优选地，所述吡啶衍生物选自式101、式102、式103或式104；所述喹啉衍生物选自式105；优选地，所述金属过渡层和金属镀层中的金属为同一种金属。本专利技术提供了一种上述技术方案所述抗热震导电聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：将聚酰亚胺纤维进行碱性处理，清洗，得到表面含羧酸盐的聚酰亚胺纤维；将所述表面含羧酸盐的聚酰亚胺纤维置于吡啶衍生物或喹啉衍生物的溶液中反应，清洗，得到表面含吡啶衍生物或喹啉衍生物的聚酰亚胺纤维；将所述表面含吡啶衍生物或喹啉衍生物的聚酰亚胺纤维置于可溶性金属盐水溶液中络合金属离子，得到表面含金属离子的聚酰亚胺纤维；将所述表面含金属离子的聚酰亚胺纤维还原，清洗，得到表面复合金属过渡层的聚酰亚胺纤维；将所述表面复合金属过渡层的聚酰亚胺纤维置于镀液中进行化学镀，得到抗热震导电聚酰亚胺纤维。优选地，所述碱性处理采用的物质为氢氧化钾溶液；碱性处理的温度为20～60℃；碱性处理的时间为10～30min。优选地，所述反应的温度为60～100℃；所述反应的时间为5～30min。优选地，所述可溶性金属盐水溶液选自硫酸铜、硝酸铜、硝酸银、硝酸镍和硫酸镍中一种或多种；所述可溶性金属盐水溶液的浓度为0.1～0.6mol/L；所述络合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗热震导电聚酰亚胺纤维，包括改性聚酰亚胺纤维；及依次复合在所述改性聚酰亚胺纤维表面的金属过渡层和金属镀层；所述改性聚酰亚胺纤维表面通过吡啶衍生物或喹啉衍生物进行改性；所述金属过渡层中的金属选自铜、镍或银；所述金属镀层中的金属选自铜、镍或银。

【技术特征摘要】
1.一种抗热震导电聚酰亚胺纤维，包括改性聚酰亚胺纤维；及依次复合在所述改性聚酰亚胺纤维表面的金属过渡层和金属镀层；所述改性聚酰亚胺纤维表面通过吡啶衍生物或喹啉衍生物进行改性；所述金属过渡层中的金属选自铜、镍或银；所述金属镀层中的金属选自铜、镍或银。2.根据权利要求1所述的抗热震导电聚酰亚胺纤维，其特征在于，所述金属过渡层和金属镀层中的金属为同一种金属。3.根据权利要求1所述的抗热震导电聚酰亚胺纤维，其特征在于，所述吡啶衍生物选自式101、式102、式103或式104；所述喹啉衍生物选自式105；4.一种权利要求1～3任一项所述抗热震导电聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：将聚酰亚胺纤维进行碱性处理，清洗，得到表面含羧酸盐的聚酰亚胺纤维；将所述表面含羧酸盐的聚酰亚胺纤维置于吡啶衍生物或喹啉衍生物的溶液中反应，清洗，得到表面含吡啶或喹啉衍生物的聚酰亚胺纤维；将所述表面含吡啶衍生物或喹啉衍生物的聚酰亚胺纤维置于可溶性金属盐水溶液中络合金属离子，得到表面含金属离子的聚酰亚胺纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志军，邱雪鹏，董志鑫，代学民，矫龙，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22