СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ ТКАНЫХ И НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD FOR METALLISATION OF DISPERSED WOVEN AND NONWOVEN MATERIALS

Изобретение относится к способу получения металлизированных дисперсных (тканых и нетканых) материалов и может быть использовано для производства катализаторов, а также для изготовления декоративных и отделочных материалов.
Известны различные способы нанесения металлических покрытий на непроводящие материалы: газотермическое напыление с последующей магнитно-импульсной обработкой [1]; металлизация в вакууме [2] с последующей обработкой электромагнитным излучением [3]; термическое разложение соединения соответствующего металла в неокислительной атмосфере [4]; микроплазменная обработка [5]; нанесение светочувствительных дисперсий, катализирующих дальнейшее осаждение металла химическим путем [6, 7].
Рассмотренные выше способы нанесения металлических покрытий требуют дорогостоящего специального оборудования и сложны в реализации.
Технически наиболее простыми являются способы химической металлизации неэлектропроводящих материалов. Все известные методы химической металлизации неэлектропроводящих материалов, в том числе и волокон, состоят из следующих операций: подготовка поверхности волокна → сенсибилизация поверхности путем специальных обработок → промывание → активация поверхности путем обработки растворами драгоценных металлов (золото, платина, палладий) → промывание → металлизация волокна с использованием сравнительно дорогостоящих реактивов → промывание. После каждой операции волокно промывается, а сточные воды должны тщательно очищаться.
Недостатком таких способов является многостадийность процесса и потребность в дорогостоящем сырье (соли драгоценных металлов). При его осуществлении образуется большое количество сточных вод, что отрицательно сказывается на экологии и требует значительных затрат на их очистку.
Наиболее близким по техническому решению является способ металлизации, при котором происходит осаждение металлической меди на каталитически активированной поверхности [8], включающий восстановление ионов двухвалентной меди в реакции с гидроксиламином. В качестве активирующих агентов используются оксикарбоновые кислоты, а в качестве антиагломерирующих агентов - полиолы. К недостаткам рассматриваемого способа следует отнести использование такого реагента как гидроксиламин, который при повышенной температуре, являющейся необходимым условием технологического процесса, склонен к разложению, сопровождаемому взрывом.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение металлизированных дисперсных (тканых и нетканых) материалов при упрощении технологии, удешевлении и одновременном обеспечении безопасности производства.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа металлизации дисперсных материалов. Способ металлизации дисперсных тканых или нетканых материалов, включает предварительную химическую активацию поверхности покрываемого материала и последующую химическую металлизацию, осуществляемую из раствора, содержащего медь сернокислую и гидрооксид натрия. В качестве активатора используют глиоксалевую и/или щавелевую кислоты, а в качестве стабилизатора дисперсности - тетраэтиленгликоль и глиоксаль в качестве восстановителя, а также гидроокисид натрия для поддержания требуемого уровня рН раствора.
На поверхности тканей, изготовленных из искусственных и синтетических волокон, а также графитовых (углеродных) тканей присутствует много активных функциональных групп. В частности лавсан (полиэтилентерефталат) имеет карбонильные группы, аналогично поверхностные слои углеродной ткани также покрыты различными кислородсодержащими группами (карбонильными, карбоксильными), образующимися при взаимодействии с кислородом воздуха. В функциональных группах электронная плотность распределена несимметрично, и на атомах кислорода всегда избыточный отрицательный заряд. Поэтому ион металла достаточно легко адсорбируется на таких участках волокна, причем адсорбция сопровождается переносом заряда к более электрофильному агенту. Дальнейшее взаимодействие с восстановителем протекает легче. Таким образом, на поверхности волокна первоначально адсорбируются отдельные атомы, которые служат катализатором дальнейшего разряда ионов из раствора.
Пример 1. Лавсановую ткань погружают в разбавленный 1-3% раствор NaOH при температуре 40-50°С для набухания волокна. Затем ткань на 2-3 минуты помещают в водный раствор состава, г/л:
Медь сернокислая 20-25
Тертаэтиленгликоль 2
и при перемешивании добавляют водный раствор активатора, содержащий глиоксалевую или щавелевую кислоты 40-45 г/л. Через 10 минут приливают водный раствор восстановителя, содержащий, г/л:
Глиоксаль 40-42
NaOH 5
Соотношение раствор меди сернокислой : раствор активатора : раствор восстановителя (2:1:1). Перемешивание осуществляют барботажем воздуха при температуре 60-65°С. Через 15-25 минут ткань извлекают из раствора металлизации, промывают и сушат. При необходимости после стадии промывания толщину слоя металла на ткани можно увеличить гальваническим путем с использованием известных электролитов меднения.
Пример 2. Графитовое волокно погружают в разбавленный 1-3% раствор NaOH при температуре 40-50°С для активации поверхностных функциональных групп. Промывают. Затем ткань на 2-5 минут помещают в раствор состава, г/л:
Медь сернокислая 20-25
Тетраэтиленгликоль 2
и при перемешивании добавляют водный раствор активатора, содержащий
глиоксалевую или щавелевую кислоты 40-45 г/л.
Через 10 минут приливают водный раствор восстановителя, содержащий, г/л:
Глиоксаль
40-42
NaOH
5
Соотношение раствор меди сернокислой : раствор активатора : раствор восстановителя (2:1:1). Перемешивание осуществляют барботажем воздуха при температуре 60-65°С. Через 5-7 минут ткань извлекают из раствора металлизации, промывают и сушат. Полученная графитовая ткань со сверхтонким слоем меди может использоваться в качестве катализатора в некоторых химических процессах.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1523593.
2. Авторское свидетельство №314821.
3. Патент №2171858.
4. Патент №2149217.
5. Заявка на изобретение №2005118378.
6. Заявка на изобретение №2005124683.
7. Авторское свидетельство №681137.
8. Патент №2118568.