CN100436701C - 超细轻质导电纤维的制备方法 - Google Patents

超细轻质导电纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超细轻质导电纤维的制备方法，包括：(a)聚合物通过电纺制备超细轻质聚合物纤维；(b)在超细轻质聚合物纤维上化学镀金属。本发明制备的超细轻质聚合物纤维具有超细(可以获得直径＜1μm，长度＜50μm)，轻质(密度＜2g/cm3)的特点。可作为电子工业中电路板和电极用导电胶粘剂中的导电填料，不但填充量小，只填充10-50wt%的这类导电纤维到聚合物基体中即可获得良好的导电性，而且这类导电纤维在聚合物基体不易沉降，配制的胶液稳定性好。

Description

超细轻质导电纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超细轻质导电纤维制备方法。
背景技术
目前作为电子工业中广泛使用的导电胶粘剂，通常由金属粉末、金属纤维或金属片等导电材料与聚合物基体混合而成。为达到良好的导电能力，通常需要较大填充量的金属填料，由于金属的密度通常是聚合物的3-18倍，这样不但金属填料的消耗量大，而且金属在聚合物中易沉降使胶液不稳定。在常用的导电填料中，金、银具有优良的导电性和耐腐蚀性，但价格贵。铜具有优良的导电性但容易被氧化，目前已有在铜粉上镀银的专利技术[CN1826665]，从而既可保证导电性又降低了成本。为了降低导电填料的密度，从而减少用量和改善沉降问题，已有在非金属粉末上化学镀或电镀金属的技术[SAMPL Journal 19，6]，但镀金属粉末仍需要较大填充量才获得较好导电性。镀金属纤维可以在较小填充量即具有良好的导电性，但通用聚合物短纤维由于直径较粗(一般1-10μm)，镀上金属后作为导电胶粘剂的导电组分时，在一些要求超细的场合仍然受到限制。聚合物静电纺丝可以制备直径从几纳米到几微米的超细聚合物纤维[Nanotechnology，7，216]，一般静电纺丝收集到的聚合物纤维直径为几十纳米至几百纳米之间，将其粉碎成几十微米的长度，仍具有较大的长径比。但由于聚合物通常是不导电的绝缘体，要得到导电纤维须在电纺后的聚合物纤维上镀上金属层。
发明内容
本发明的目的是提供一种填充量小、良好的导电性的超细轻质导电纤维的制备方法。
本发明的目的是通过如下方式实现的：一种超细轻质导电纤维的制备方法，其特征在于：包括：(a)将聚丙烯腈溶解成聚合物溶液，在电压为20-40kV电纺制备聚合物纤维，然后粉碎成直径为1nm-5μm，纤维长度在10μm-1cm，纤维密度为1.0-2.0g/cm3的超细轻质聚合物纤维；(b)对超细轻质聚合物纤维进行敏化、活化处理后化学镀液中镀银、镍、铜、金或它们的合金。
本发明具有如下的有益效果，超细轻质聚合物纤维具有超细(可以获得直径＜1μm，长度＜50μm)，轻质(密度≤2g/cm3)的特点。可作为电子工业中电路板和电极用导电胶粘剂中的导电填料，不但填充量小，只填充10-50wt％的这类导电纤维到聚合物基体中即可获得良好的导电性(体积电阻率为1×10-1-1×10-4Ω·cm)，而且这类导电纤维在聚合物基体不易沉降，配制的胶液稳定性好。
附图说明
图1是本发明的制备过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，制备过程是：5-30％的聚合物溶解于相应的溶剂后，装入注射器(3)中，盛水的注射器(2)顶杆在循环泵(1)的作用下均速下压注射器(3)，打开高压电源(4)，注射器针头(正极)上的聚合物液滴在高压电场的作用下飞向负极形成纤维，落在收集杯(5)中。根据所需纤维的长度要求，将纤维膜在高速机中粉碎后过筛，纤维经过敏化(6)，活化(7)处理后化学镀金属(8)，经干燥(9)后，得到超细轻质的导电纤维(10)。
实施例1：
将15g聚丙烯腈(PAN)溶于100g二甲基甲酰胺(DMF)中，在10-30千伏的高压下进行静电纺丝，得到的超细聚丙烯腈纤维。经高速搅碎后过筛，可得到直径为0.01-1μm，所需不同长度的短纤维。经过敏化液(氯化亚锡10g/L，盐酸50mL/L)敏化，活化液(氯化钯0.3g/L，盐酸10g/L)活化，然后在化学镀铜液(硫酸铜10g/L，酒石酸钾钠40g/L，氢氧化钾20g/L，甲醛15g/L)中镀铜30分钟，经过过滤和干燥，即得到密度为1.9g/cm3的镀铜导电纤维。
实施例2：
将75g聚丙烯腈(PAN)溶于500g二甲基甲酰胺(DMF)中，在10-30千伏的高压下进行静电纺丝，得到的超细聚丙烯腈纤维。经高速搅碎后过筛，可得到直径为0.01-1μm，所需不同长度的短纤维。经过敏化液(氯化亚锡10g/L，盐酸50mL/L)敏化，活化液(氯化钯0.3g/L，盐酸10g/L)活化，然后在化学镀银液(硝酸银5g/L，氢氧化钾2g/L，转化糖0.7g/L)中镀银5分钟，经过过滤和干燥，即得到密度为2g/cm3的镀银导电纤维。

Claims (1)

1、一种超细轻质导电纤维的制备方法，其特征在于：包括：(a)将聚丙烯腈溶解成聚合物溶液，在电压为10-40kV电纺制备聚合物纤维，然后粉碎成直径为1nm-5μm，纤维长度在10μm-1cm，纤维密度为1.0-2.0g/cm3的超细轻质聚合物纤维；(b)对超细轻质聚合物纤维进行敏化、活化处理后化学镀液中镀银、镍、铜、金或它们的合金。
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