CN101760734A - 玻璃纤维表面化学镀锡镍配方及工艺 - Google Patents

Abstract

一种可用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电等特殊领域的导电玻璃纤维材料的制备-玻璃纤维表面化学镀锡镍配方及工艺。玻璃纤维表面化学镀锡镍前的预处理工艺主要包括除油、粗化、敏化、活化等。化学镀锡镍工艺和配方主要包括氯化锡，氯化镍，次亚磷酸钠和柠檬酸钠，pH值3～6，施镀温度80～100℃，施镀时间0.5～5小时，烘干温度为60～100℃。本发明简单、方便、易于操作和控制，制备出的镀锡镍玻璃纤维技术参数令人满意，可广泛用于非金属粉体表面化学镀锡镍。

Description

玻璃纤维表面化学镀锡镍配方及工艺

一、技术领域

本发明属于化学镀技术领域，具体涉及一种可用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电等特殊领域的导电玻璃纤维材料的制备---玻璃纤维表面化学镀锡镍配方及工艺。

二、背景技术

随着电力及电子信息技术的迅速发展，电磁辐射污染已经成为当今社会的一大公害，电磁辐射造成的电磁干扰、电磁信息泄密和电磁环境污染对经济建设、国防安全和社会生活带来的影响越来越严重。为防治电磁辐射污染，采用导电材料对干扰电子电气产品正常工作的杂散电磁波进行吸波与屏蔽处理尤其必要。而传统的金、银、铜、镍等金属的导电性虽好，但由于其成本过高，极大地限制了其市场推广使用。

玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料，经高温熔制、拉丝等工艺制备而成的直径为几微米到几十微米的一种纤维材料。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其绝缘性、耐热性和抗腐蚀性好，机械强度高。随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维主要用作电绝缘材料，增强材料，工业过滤材料，防腐、防潮、隔热、隔音、减震材料，已成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。尽管如此，由于玻璃纤维性脆，耐磨性和导电性较差，在一定程度上影响了玻璃纤维的性价比，限制其应用范围。而通过物理化学改性技术可赋予玻璃纤维一些特殊的力学、电学和磁学等特性。

化学镀是一种绿色环保和低成本的表面金属化改性方法，由于化学镀技术制备的镀层均匀、牢固且成分易于控制，化学镀已成为制备导电材料的常用方法之一。玻璃纤维表面化学镀锡镍的制备原理是：以玻璃纤维为基体，利用还原剂将溶液中锡镍等金属离子化学还原在呈催化活性的玻璃纤维表面，在没有外电流通过的情况下，使之形成导电镀层，从而得到镀锡镍玻璃纤维。镀锡镍玻璃纤维可作为导电涂料的功能填料，用于电磁波屏蔽、吸波、隐身、抗静电与发热领域。玻璃纤维表面化学镀镀锡镍技术有望为提高玻璃纤维的附加值，为提高非金属材料的综合开发和利用水平提供一种新的技术方法。

目前，关于玻璃纤维表面化学镀技术已经公开的专利有：化学镀导电导磁玻璃纤维的前处理方法(专利号：200710017812.7)，玻璃纤维化学镀Ni-Fe-La-P四元合金镀液及其制备方法(专利号：200710017925.7)，玻璃纤维表面化学镀五元合金镀液及其制备方法(专利号：200710017926.1)，玻璃纤维化学镀Ni-Co-La-P四元合金镀液及其制备方法(专利号：200710017929.5)。

中国已申请专利200710017812.7涉及一种化学镀导电导磁玻璃纤维的前处理方法，通过采用自制的活化液使敏化、活化一步完成优化了前处理工艺，使用复配的偶联剂增强了玻璃纤维和活化液中Pa²⁺的化学吸附能力。

中国已申请专利200710017925.7涉及一种玻璃纤维化学镀Ni-Fe-La-P四元合金镀液及其制备方法，其镀液由氯化镍、硫酸亚铁、氧化镧、柠檬酸钠、苹果酸、丁二酸、次亚磷酸钠、硫酸铵、蒸馏水、硫脲、尿素和浓盐酸组成，由于在化学镀液中加入适量的La₂O₃，所制得合金镀层中磷含量在1.8％～17％。

中国已申请专利200710017926.1涉及一种玻璃纤维化学镀Ni-Co-Fe-La-P五元合金镀液及其制备方法，其镀液由氯化镍、硫酸钴、次亚磷酸钠、硫酸亚铁、氧化镧、柠檬酸钠、苹果酸、丁二酸、硫酸铵、蒸馏水、硫脲、尿素和浓盐酸组成，由于在化学镀液中加入适量的La₂O₃，所制得合金镀层中磷含量在3％～17％。

中国已申请专利200710017929.5涉及一种玻璃纤维化学镀Ni-Co-La-P四元合金镀液及其制备方法，其镀液由氯化镍、硫酸钴、氧化镧、柠檬酸钠、苹果酸、丁二酸、次亚磷酸钠、硫酸铵、蒸馏水、硫脲、尿素和浓盐酸组成，由于在化学镀液中加入适量的La₂O₃，所制得合金镀层中磷含量在6％～23％。

经检索，未发现采用化学镀方法制备化学镀锡镍玻璃纤维的专利申请或文献报道。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种在玻璃纤维表面化学镀锡镍制备镀锡镍导电玻璃纤维----玻璃纤维表面化学镀锡镍的配方及工艺。主要是玻璃纤维经除油、粗化、敏化、活化等预处理后，利用还原剂将溶液中锡镍金属离子化学还原在呈催化活性的玻璃纤维表面，在没有外电流通过的情况下，使之形成金属镀层，从而制得表面含锡镍的导电玻璃纤维，一方面改善玻璃纤维的化学成分，另一方面提高玻璃纤维的导电性能。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

1、玻璃纤维表面化学镀锡镍的镀液配方如下：

氯化锡              30～60g/L

氯化镍              10～30g/L

次亚磷酸钠          40～80g/L

柠檬酸钠            70～100g/L

2、玻璃纤维的预处理工艺步骤如下：

(1)用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗；

(2)将步骤(1)处理过的玻璃纤维浸入浓度为0.5～5％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍2-20分钟，过滤，烘干；

(3)将步骤(2)处理过的玻璃纤维浸入浓度为40-65％的硝酸溶液进行粗化处理处理10～60分钟，硝酸溶液的温度维持在40～80℃；

(4)将步骤(3)处理过的玻璃纤维浸入浓度为5～20g/L SnCl₂·2H₂O和10～30g/L HCl混合溶液中进行敏化处理；

(5)将步骤(4)处理过的玻璃纤维在0.1～2g/L PdCl₂和1～20mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。

3、玻璃纤维表面化学镀锡镍工艺步骤如下：

(1)按权利要求1所述的化学镀锡镍配方，分别用蒸馏水溶解氯化锡，氯化镍，次亚磷酸钠和柠檬酸钠；

(2)将已完全溶解的氯化锡和氯化镍溶液混合均匀后，加入到柠檬酸钠溶液中，搅拌均匀；

(3)将次亚磷酸钠溶液缓慢加入步骤(2)所配好的溶液，并稀释致所需体积，用盐酸调节pH值至3～6；

(4)将按权利要求2所述的预处理工艺处理后的玻璃纤维放入步骤(3)所配制好的镀液中进行化学镀锡镍，施镀温度80～100℃，施镀时间0.5～5小时；

(5)将上述所制得的镀锡镍玻璃纤维烘干，烘干温度60～100℃。

上述方法制备的镀锡镍玻璃纤维经过显微镜观察镀层致密，用X射线能谱仪测试表面化学成分，含Sn 10～40wt％，Ni 2～20wt％。该导电玻璃纤维可用于电磁波屏蔽、吸波、隐身与抗静电等特殊领域。

本发明具有如下特点：

1、所提供的化学镀锡镍玻璃纤维有良好的导电特性，表面含Sn 10～40wt％，Ni 2～20wt％。

2、与常用的球形、片状等电磁功能填料相比，化学镀锡镍玻璃纤维是一种微米级纤维材料，对改善涂层功能骨架有良好作用。

3、化学镀锡镍玻璃纤维的制备均在低温下进行，节约能源，使用方便。

4、化学镀锡镍玻璃纤维的制备方法简单、方便、易于操作和控制，完全使用常规设备，可广泛用于非金属粉体上化学镀锡镍工艺中，投资不大，风险较小，便于推广。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员，可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

以玻璃纤维为基材，用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗，浸入浓度为1.5％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍10分钟，过滤，烘干，浸入60℃的浓度为50％的硝酸溶液粗化处理处理30分钟，水洗，浸入浓度为10g/L SnCl₂·2H₂O和20g/L HCl混合溶液中进行敏化处理，浸入浓度为0.3g/L PdCl₂和1.5mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。然后浸入90℃镀液中施镀40分钟，镀液配方为氯化锡40g/L，氯化镍15g/L，次亚磷酸钠60g/L，柠檬酸钠90g/L，pH值4.2。得到表面化学镀锡镍玻璃纤维，用100℃将其烘干后，用显微镜观察，镀层致密。

实施例2

以玻璃纤维为基材，用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗，浸入浓度为2％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍8分钟，过滤，烘干，浸入55℃的浓度为60％的硝酸溶液粗化处理处理35分钟，水洗，浸入浓度为12g/L SnCl₂·2H₂O和25g/L HCl混合溶液中进行敏化处理，浸入浓度为0.2g/L PdCl₂和2mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。然后浸入90℃镀液中施镀60分钟，镀液配方为氯化锡45g/L，氯化镍20g/L，次亚磷酸钠65g/L，柠檬酸钠95g/L，pH值5，烘干温度为95℃。得到表面化学镀锡玻璃纤维，用95℃将其烘干后，用显微镜观察，镀层致密。

实施例3

以玻璃纤维为基材，用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗，浸入浓度为1％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍15分钟，过滤，烘干，浸入50℃的浓度为55％的硝酸溶液粗化处理处理40分钟，水洗，浸入浓度为8g/L SnCl₂·2H₂O和15g/L HCl混合溶液中进行敏化处理，浸入浓度为0.5g/LPdCl₂和2mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。然后浸入93℃镀液中施镀60分钟，镀液配方为氯化锡50g/L，氯化镍15g/L，次亚磷酸钠70g/L，柠檬酸钠95g/L，pH值4.5。烘干温度为100℃。得到表面化学镀锡镍玻璃纤维，用100℃将其烘干后，用显微镜观察，镀层致密。

Claims (3)

1.一种玻璃纤维表面化学镀锡镍配方，其特征在于以玻璃纤维为基体，对其进行化学镀锡镍，化学镀锡镍的镀液配方如下：

氯化锡                30～60g/L

氯化镍                10～30g/L

次亚磷酸钠            40～80g/L

柠檬酸钠              70～100g/L。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维表面化学镀锡镍预处理工艺，工艺包括玻璃纤维除油、粗化、敏化、活化等预处理，其特征在于预处理工艺步骤如下：

(1)用丙酮除油，并用蒸馏水进行水洗；

(2)将步骤(1)处理过的玻璃纤维浸入浓度为0.5～5％的硅烷偶联剂溶液中，浸渍2-20分钟，过滤，烘干；

(3)将步骤(2)处理过的玻璃纤维浸入浓度为40-65％的硝酸溶液进行粗化处理处理10～60分钟，硝酸溶液的温度维持在40～80℃；

(4)将步骤(3)处理过的玻璃纤维浸入浓度为5～20g/L SnCl₂·2H₂O和10～30g/L HCl混合溶液中进行敏化处理；

(5)将步骤(4)处理过的玻璃纤维在0.1～2g/L PdCl₂和1～20mL/L HCl混合溶液中进行活化处理。

3.根据权利要求1和2所述的一种玻璃纤维表面化学镀锡镍工艺，其特征在于玻璃纤维表面化学镀锡镍工艺步骤如下：

(1)按权利要求1所述的化学镀锡镍配方，分别用蒸馏水溶解氯化锡，氯化镍，次亚磷酸钠和柠檬酸钠；

(2)将已完全溶解的氯化锡和氯化镍溶液混合均匀后，加入到柠檬酸钠溶液中，搅拌均匀；

(3)将次亚磷酸钠溶液缓慢加入步骤(2)所配好的溶液，并稀释致所需体积，用盐酸调节pH值至3～6；

(4)将按权利要求2所述的预处理工艺处理后的玻璃纤维放入步骤(3)所配制好的镀液中进行化学镀锡镍，施镀温度80～100℃，施镀时间0.5～5小时。

(5)将上述所制得的镀锡镍玻璃纤维烘干，烘干温度60～100℃。