摘要:对短切聚酯纤维进行化学镀银,制备了用于导电高分子材料的导电填料,探讨了氨水浓度、装载量及稳定剂对纤维化学镀银的影响。实验表明,φ=0.10的氨水有利于化学镀银;通过调整装载量,可提高纤维的增重量率和硝酸银的利用率;稳定剂的加入可阻止镀液自分解,但对包覆层的均匀性和致密性有影响。电性能测试表明,镀银纤维的体积电阻率可达3.35×10-3Ω·cm,以其作为导电橡胶填料,当含量为w=0.40时,其电阻率为1.54×10-1Ω·cm。
    关键词:化学镀银;聚酯纤维;装载量;电阻率中图分类号:TQ153文献标识码:A
    目前,导电高分子材料由于易成型,质量轻,容易加工等优点已成为新一代高分子电子材料[1～2],广泛应用于电磁屏蔽、抗静电和导电等领域。因此,作为功能材料的一个重要分支,导电高分子材料是近来研究的热点之一[3～4]。导电高分子材料可分为结构型和复合型两大类。结构型导电高分子材料指材料本身具有导电性或通过掺杂后具有导电性的材料;复合型导电高分子材料指高分子材料本身不具导电性,但在加工成型阶段通过加入导电填料可使其具有导电性。常用的导电填料主要有金属(如金属粉末、纤维及镀金属的粉末或纤维)和非金属(包括非金属纤维,如碳纤维和非金属粉末,如石墨、炭黑等)。从材料本身的物理性能和导电性能两方面考虑,将纤维状非金属材料表面金属化,并以此作为导电填料所制得的导电材料将具有更广阔的应用前景[5]。
    聚酯纤维具有强度高、耐热性好及机械性能优良的特点。而金属银具有接触电阻小、导电性、导热性和耐腐蚀性优良等优点,但由于纯银的价格昂贵使其广泛应用受到限制。本文用化学镀银的方法在聚酯纤维表面包覆银,使制备的镀银聚酯纤维兼具两者的优点,同时可大大降低成本。
    1　实验部分
    1.1　试剂及原料
    聚酯短纤维(PET):抗拉强度>800MPa,断裂伸长率=(25±9)%,直径=(20±4)μm,中国纺织研究院;AgNO3、NH3·H2O、NaOH、无水乙醇、葡萄糖和硫脲等均为市售分析纯。
    1.2　镀银纤维制备
    以2mm长的短切PET纤维作为芯材,进行表面预处理,以形成具有催化活性的核心,使化学镀银容易进行。具体操作为:将PET纤维用w=0.05的NaOH溶液粗化后,先用去离子水洗,再用盐基胶体钯进行活化、敏化,然后经去离子水彻底清洗后,置于镀液中进行化学镀银。镀液的浓度组成:10～14g/L的AgNO3、φ=0.10的NH3·H2O、13g/L的NaOH、φ=0.05的无水乙醇;还原液浓度组成:10g/L葡萄糖、w=1.0×10-6～5.0×10-6的硫脲。镀液温度控制在20～30°C,施镀时间约1h。镀覆后用去离子水将纤维清洗干净,在一定温度下真空干燥。
    1.3　性能表征
    纤维的X射线衍射分析(XRD)用D/MAX-3C型X-Ray衍射仪(日本)进行;表面形态用QUAN-TA200型扫描电子显微镜(FeiCompany,美国)观察;
    镀银导电纤维的性能测试[6]:将一定量的导电纤维装入1cm直径的塑料圆筒内,两端加以内径相同的镀金电极,将圆筒垂直放置,顶端压上规定重量的重物(5kg),然后测量两极间的电阻。由于空气的存在,纤维与电极板真正的接触面积不是S,而应为SF。纤维的体积电阻率(ρv)按下式计算:
                 
    式中:VE为纤维的实际体积(cm3);VF为圆筒的体积(cm3)。m为试样质量、S为电极板的面积,l为电极板间的距离、γ为纤维密度(均为已知)。F为填充度,本体系中为0.23。