纤维化学镀银工艺中环保型还原剂及其镀银液体系的研究

镀银纤维是在纤维表面包覆一层单质银层的纤维材料。这种纤维材料具有良好的杀菌、导电、防辐射等性能，被应用于电子、服装等领域。在各种制备镀银纤维方法中，化学镀由于操作简单、成本低廉，是规模化生产常用方法之一。化学镀银是在水溶液中，利用还原剂将银离子还原成银单质，沉积在纤维表面的过程。目前，利用化学镀方法制备镀银纤维时，使用了大量甲醛作为镀银还原剂，对环境及操作人员的健康均造成严重危害。
　　本课题是基于常州宝丽丝纤维有限公司的实际需要提出的，目的是为了研究取代甲醛的环保型还原剂的化学镀银体系。针对这个问题，我们利用不同还原剂进行纤维化学镀银实验，首先确定可以取代甲醛的还原剂种类。而后，通过改变镀液体系中的络合剂以及反应条件，确定与之相匹配的体系和工艺条件，得到了性能较好的镀银纤维。
　　(1)我们利用原工业化的化学镀液体系与硼氢化钠、葡萄糖、酒石酸钾钠三种还原剂分别进行纤维镀银实验。发现硼氢化钠还原得到的镀银纤维含银量较少，纤维银含量仅为2.5％、镀银的效率为15.4％，纤维呈灰白色，无金属光泽，无导电性;酒石酸钾钠还原得到的镀银纤维银含量为4％、镀银的效率为25％，纤维呈现黄色，无金属光泽，亦无导电性;葡萄糖还原得到的镀银纤维银含量达到7％、镀银的效率为43.8％，纤维呈现黑色，有较好金属光泽。与硼氢化钠和酒石酸钾钠的还原能力相比，葡萄糖的还原能力较温和，还原出来的银能够在纤维表面较好的沉积。由此可知，以葡萄糖为还原剂进行纤维镀银具有更高的可行性。因此，本论文选择以葡萄糖取代甲醛做为镀银的还原剂。
　　(2)根据葡萄糖的还原能力，我们对化学镀银体系进行优化。结果发现以氨水与络合剂B复合的混合体系得到的镀银纤维性能最佳。氨水与银离子的摩尔比为2∶1，络合剂B的反应浓度为6.1×10-4 mol/L。反应的温度为30℃，适宜的pH为10，反应时间为90 min。在此条件下得到的镀银纤维电阻约为140Ω/10cm。纤维银含量15.5％，镀银的效率为96.5％。纤维呈现银灰色。对得到的镀银纤维后处理进一步提高纤维导电性，后处理方法是在Na2CO3溶液中进行退火热处理。热处理温度为80℃，热处理时间为20 min，得到的纤维电阻约为100Ω/10cm。与原甲醛工艺得到的镀银纤维相比，新的工艺制得的镀银纤维电阻略高，但颜色变化不明显。新的工艺已被公司认可，正在进行工业化的放大实验。
　　(3)镀银纤维的性能由银离子还原速率和银在纤维表面沉积生长的速率决定。在以氨水和络合剂B做混合络合剂的反应体系中，络合剂能与分子与银离子形成稳定的配合物离子，同时降低了溶液中自由银离子的浓度。从而有效调节还原反应的速率，使还原速率与银在纤维表面沉积的速率相匹配。这使银能够在纤维表面稳定的沉积生长，并最终得到导电性较好的镀银纤维。