Патент на изобретение №2363790

(54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ ТКАНЫХ И НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии получения металлизированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано для производства катализаторов, а также для изготовления декоративных и отделочных материалов. Способ включает предварительную химическую активацию поверхности покрываемого материала, используя при этом в качестве активатора глиоксалевую и/или щавелевую кислоты. Затем проводят химическую металлизацию, осуществляемую из раствора, содержащего медь сернокислую. В качестве стабилизатора дисперсности берут тетраэтиленгликоль, в качестве восстановителя – глиоксаль. В растворе присутствует гидрооксид натрия для поддержания требуемой кислотности. Изобретение обеспечивает получение металлизированных дисперсных тканых и нетканых материалов по упрощенной технологии, при одновременном удешевлении и обеспечении безопасности производства за счет использования предлагаемых ингредиентов и определенного их соотношения.

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:

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.

Формула изобретения

Способ металлизации дисперсных тканых или нетканых материалов, включающий предварительную химическую активацию поверхности покрываемого материала и последующую химическую металлизацию, осуществляемую из раствора, содержащего медь сернокислую и гидроксид натрия, отличающийся тем, что в качестве активатора используют глиоксалевую и/или щавелевую кислоты, в качестве стабилизатора дисперсности – тетраэтиленгликоль, и глиоксаль – в качестве восстановителя.