[发明专利]高分子纤维材料的多金属复合方法及多金属复合纤维

说明书

本发明公开了一种高分子纤维材料的多金属复合方法及多金属复合纤维。所述方法包括：使高分子纤维在包括氧化性酸、亲水剂的刻蚀液中刻蚀处理，得到微蚀纤维；对所述微蚀纤维进行表面活化处理，得到活化纤维；使所述活化纤维表面沉积多金属复合层，其中，所述多金属复合层至少包括包覆于所述活化纤维表面的化学镀镍底层以及至少一电镀铜层。本发明提供的高分子纤维材料的多金属复合方法利用氧化性酸和亲水剂的组合，避免了高分子纤维的龟裂、无效刻蚀以及纤维团聚的现象，提高了多金属复合层与高分子纤维的结合力、均匀性以及力学性能。

技术领域

本发明涉及复合纤维技术领域，尤其涉及一种高分子纤维材料的多金属复合方法及多金属复合纤维。

背景技术

高分子纤维，尤其是芳纶纤维独特的结构特征赋予了它高强、高模、耐腐蚀、耐热等一系列优异特点，被广泛的应用于航空航天、特种防护、建筑补强等方向。金属复合芳纶纤维作为新型高性能轻量化导电材料，兼具金属导电、可焊接、电磁屏蔽性和非金属纤维轻质、柔软、可编织性，该材料已在航空航天、人工智能穿戴等领域崭露头角。

现有技术中，金属复合芳纶纤维的制备方法主要有化学镀、化学镀+电镀、CVD、PVD、等方法，各方法工艺流程可归纳为前处理、金属复合、后处理。目前，现有技术中的制备方法所存在的主要问题如下：

前处理步骤存在的问题：

1)使用易燃、易爆、易挥发的试剂，增加安全事故风险，危害人体健康；

2)对纤维表面进行刻蚀时，难以控制刻蚀效果。例如：①选用较高浓度的硫酸，导致纤维沿径向龟裂，严重影响纤维的力学性能。选用低浓度的硫酸，对纤维表面无有效刻蚀处理；②选用二甲基亚砜为溶剂配制的试剂，导致纤维团聚，难以分散，影响后续金属复合的均匀性；

3)工艺时间过长。例如，一些相关专利中采用多巴胺水溶液下反应20小时进行芳纶改性，或在氢氧化钠溶液中超声波清洗30min，抑或在高锰酸钾溶液中浸泡20-40分钟，工艺时间过长制约了产业化制备的应用前景。

金属复合步骤存在的问题：

1)复合金属种类单一，导致产品性能单一。如在芳纶纤维表面仅进行镀银，受限于银的耐环境性能，当银镀层腐蚀脱落，纤维丧失导电性，使得产品难以胜任恶劣服役环境，应用场景单一；

2)磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸发等PVD生产方式成本过高。高昂的设备投入，拉升生产成本，制约了产品的市场推广应用。并且，受限于PVD设备的工作原理方式，难以在直径约 12微米芳纶纤维表面形成连续镀层。

3)物理浸涂，印染技术结合力差。如在疏水，光滑的芳纶纤维表面，仅进行物理浸涂导电物质，无法实现导电金属的有效复合。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高分子纤维材料的多金属复合方法及多金属复合纤维。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种高分子纤维材料的多金属复合方法，包括：

使高分子纤维在包括氧化性酸、亲水剂的刻蚀液中进行刻蚀处理，得到微蚀纤维；

对所述微蚀纤维进行表面活化处理，得到活化纤维；

在所述活化纤维表面沉积多金属复合层，其中，所述多金属复合层至少包括包覆于所述活化纤维表面的化学镀镍底层以及至少一电镀铜层。

第二方面，本发明还提供一种上述多金属复合方法制备得到的高分子纤维的多金属复合纤维。

基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：