一种金属化聚酰亚胺纤维及其制备方法
阅读说明：本技术 一种金属化聚酰亚胺纤维及其制备方法 (Metallized polyimide fiber and preparation method thereof ) 是由 王彬 刘大亮 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种金属化聚酰亚胺纤维及其制备方法。该金属化聚酰亚胺纤维包括基材纤维和包覆于基材纤维表面的复合金属层,所述基材纤维为纤度为200D-2000D、断裂强度≥3.5Gpa的聚酰亚胺纤维；所述复合金属层包括内层金属层、中间层金属层和外层金属层,所述内层金属层的金属选自银、镍、铜或锡中的一种；所述中间层金属层的金属选自银、镍、铜或锡中的一种；所述外层金属层的金属选自银、镍、铜或锡中的一种,且内层金属层、中间层金属层和外层金属层的金属互不相同。该金属化聚酰亚胺纤维性能优异,具有强度高、导电性能优、耐高温、柔韧性好、金属层结合牢固等特性。(The invention discloses a metallized polyimide fiber and a preparation method thereof. The metallized polyimide fiber comprises a base material fiber and a composite metal layer coated on the surface of the base material fiber, wherein the base material fiber is a polyimide fiber with the fineness of 200D-2000D and the breaking strength of more than or equal to 3.5 Gpa; the composite metal layer comprises an inner metal layer, a middle metal layer and an outer metal layer, wherein the metal of the inner metal layer is selected from one of silver, nickel, copper or tin; the metal of the intermediate metal layer is selected from one of silver, nickel, copper or tin; the metal of the outer metal layer is selected from one of silver, nickel, copper or tin, and the metals of the inner metal layer, the middle metal layer and the outer metal layer are different from each other. The metallized polyimide fiber has excellent performance, and has the characteristics of high strength, excellent conductivity, high temperature resistance, good flexibility, firm combination of metal layers and the like.)
技术领域
本发明涉及高性能纤维技术领域，具体涉及一种金属化聚酰亚胺纤维及其制备方法。
背景技术
随着高频通讯、微电子、人工智能和航空航天等现代高新技术的飞速发展，对材料综合性能要求也越来越高，不断地朝着高性能化、多功能化和轻量化等方向发展。聚酰亚胺纤维具有密度低、强度高、耐腐蚀、耐辐射、低膨胀以及热稳定性好等优点，是制备导电功能纤维材料较为理想的基体材料。导电功能纤维材料由于其具有重量轻、柔软、耐弯折等特点，不仅具有消除静电、电磁屏蔽、电信号探测和传输等功能，而且易加工，表现出优越的综合性能，在航空航天、国防军工、武器设备、高频通讯、微电子、人工智能、医疗和防护等领域具有广阔的应用前景。
CN101446037B公开了一种导电聚酰亚胺纤维的制备方法，该发明公开的技术路线为：预处理及洗涤→化学粗化→敏化→活化→解胶→化学镀铜→去离子水洗→敏化→活化→解胶→化学镀镍→水洗→干燥→成品，工艺流程非常复杂，且耗时很长，不适于工业化生产。CN106637934A公开了一种聚酰亚胺纤维表面金属化处理方法，其工艺流程为：丙酮超声清洗→化学粗化→活化→还原→化学镀铜，属传统的化学镀工艺，尤其对于600D～2000D的粗纤维束，不能能够使每一根纤维丝都均匀的覆盖上金属镀层，对粗纤维束存在漏镀现象，且该发明采用高温化学粗化法，要使用到强氧化剂，后续还需废水处理且耗能大，不环保节能，该发明未公开所制得镀铜聚酰亚胺纤维的具体性能指标，而且由于铜活泼性较强，铜镀层易被氧化腐蚀，耐久性和实用性较差。CN109989263A公开了一种高性能镀银导电纤维的制备方法，其工艺流程是：除油清洗——改性——预浸——活化——解胶——化学镀银，对粗纤维束镀覆金属层时也会存在漏镀现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种金属化聚酰亚胺纤维，该金属化聚酰亚胺纤维性能优异，具有强度高、导电性能优、耐高温、柔韧性好、金属层结合牢固等特性。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种金属化聚酰亚胺纤维，包括基材纤维和包覆于基材纤维表面的复合金属层，所述基材纤维为纤度为200D-2000D、断裂强度≥3.5Gpa的聚酰亚胺纤维；所述复合金属层包括内层金属层、中间层金属层和外层金属层，所述内层金属层的金属选自银、镍、铜或锡中的一种；所述中间层金属层的金属选自银、镍、铜或锡中的一种；所述外层金属层的金属选自银、镍、铜或锡中的一种，且内层金属层、中间层金属层和外层金属层的金属互不相同。
本发明选用纤度为200D-2000D、断裂强度≥3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，并通过在纤维表面包覆复合金属层，制备得到的金属化聚酰亚胺纤维性能优异，具有强度高(断裂强度≥3.0GPa)、导电性能优(长度表面电阻≤2.0Ω/m)、耐高温、柔韧性好、金属层结合牢固等诸多优点。
优选地，所述内层金属层的金属为铜，所述中间层金属层的金属为镍，所述外层金属层的金属为银，有利于提高纤维的导电性能。
优选地，所述内层金属层的厚度为1～3μm，有利于提高纤维的导电性能。
优选地，所述中间层金属层的厚度为2～6μm，有利于提高纤维的导电性能。
优选地，所述外层金属层的厚度为1～3μm，有利于提高纤维的导电性能。
本发明还提供了上述金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为500-2500W，处理时间为2-20min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行表面调整处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4)金属化：对经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维表面进行金属化处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
上述制备工艺流程中，首先，对基材纤维表面进行除油除胶处理，以获得清洁的表面；然后，通过低温等离子体处理对纤维进行改性处理，获得具有一定缺陷和粗糙度的表面，以利于后续导电金属物质附着；再采用烯胺类阳离子表面活性剂对已经改性的纤维进行表面调整，使其表面带上正电荷，以利于改善纤维表面的亲水性，提高导电金属物质在材料表面的沉积效果；最后，对上述改性后的聚酰亚胺纤维进行金属化加工，制得金属化聚酰亚胺纤维。相较于传统的化学镀工艺，本发明的制备工艺能够确保600D～2000D的粗纤维束的每根纤维丝都均匀的覆盖上金属镀层，减少漏镀现象的发生，进而有利于提高纤维的综合性能。
本发明制备工艺简单、耗时较短、成本较低，且节能、安全、环保，易于实现批量化生产。
经试验发现，与化学法、电化学法、偶联剂法、紫外线照射等表面改性方法相比，本发明通过低温等离子体处理对纤维进行改性处理，更有利于提高纤维表面的粗糙度，以利于后续导电金属物质附着。
与其它种类的表面活性剂相比，本发明采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行表面调整处理，更有利于后续提高导电金属物质在纤维表面的沉积效果。
优选地，步骤(1)中，所述除油除胶处理的方法选自有机溶剂法、高温化学法、高温碱液法和电化学法中的一种或几种，除油除胶处理的时间为1-10min。
优选地，步骤(3)中的表面调整处理的具体工艺为：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为40-60mL/L，处理温度为50-60℃，处理时间为2-7min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位。
本发明通过增加及优化表面调整处理的工艺步骤及相关工艺参数，有利于后续提高导电物质在纤维表面的沉积效果。
优选地，步骤(4)中的金属化处理具体包括以下步骤：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为1-10min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为1-10min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为1-10min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位。
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.4)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀银、化学镀镍、化学镀铜或化学镀锡，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到内层金属层，化学镀温度为20-100℃，反应时间为1-60min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，分别得到中间层金属层和外层金属层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明所制备的金属化聚酰亚胺纤维性能优异，尤其600D～2000D的粗纤维束能够使每一根纤维丝都均匀的覆盖上金属镀层，避免了粗纤维束在实际生产过程中存在的漏镀现象，本发明的金属化聚酰亚胺纤维具有强度高(断裂强度≥3.0GPa)、导电性能优(长度表面电阻≤2.0Ω/m)、耐高温、柔韧性好、金属层结合牢固等诸多优点。
2、本发明的金属化聚酰亚胺纤维的制备工艺简单、耗时较短、成本较低，且节能、安全、环保，无需强氧化剂，易于实现批量化生产。
附图说明
图1为采用实施例1的方法得到的镀铜聚酰亚胺纤维(A)和采用对比例4的方法得到的镀铜聚酰亚胺纤维(B)，需要说明的是，该图的原图为彩图，图1(A)的纤维束镀层均匀一致，而图1(B)上的纤维束存在漏镀现象。
图2为实施例1所制备的金属化聚酰亚胺纤维截面金相照片，图中，纤维都均匀包覆有金属镀层；
图3为实施例2所制备的金属化聚酰亚胺纤维截面金相照片，图中，纤维都均匀包覆有金属镀层；
图4为实施例3所制备的金属化聚酰亚胺纤维截面金相照片，图中，纤维都均匀包覆有金属镀层；
图5是实施例4所制备的金属化聚酰亚胺纤维截面金相照片，图中，纤维都均匀包覆有金属镀层。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为1000W，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为2μm的内层金属层，化学镀温度为50℃，反应时间为10min，制备得到的镀铜聚酰亚胺纤维如图1(A)所示，纤维上的镀层均匀一致，无漏镀现象；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为2μm的中间层金属层，且化学镀液为化学镀镍，化学镀温度为80℃，反应时间为2min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为1μm的外层金属层，且化学镀液为化学镀银，化学镀温度为80℃，反应时间为2min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
实施例2
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为1000W，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.1)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为1μm的内层金属层，化学镀温度为50℃，反应时间为3min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为2μm的中间层金属层，化学镀液选为化学镀镍，化学镀温度为60℃，反应时间为5min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为1μm的外层金属层，化学镀液选为化学镀银，化学镀温度为100℃，反应时间为1min；处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
实施例3
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为1000W，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为3μm的内层金属层，化学镀温度为100℃，反应时间为5min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为6μm的中间层金属层，化学镀液为化学镀镍，化学镀温度为70℃，反应时间为40min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为3μm的外层金属层，化学镀液为化学镀银，化学镀温度为60℃，反应时间为15min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
实施例4
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为1000W，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为1μm的内层金属层，化学镀温度为50℃，反应时间为1min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为6μm的中间层金属层，化学镀液为化学镀镍，化学镀温度为30℃，反应时间为60min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为2μm的外层金属层，化学镀液为化学镀银，化学镀温度为50℃，反应时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
实施例5
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为2000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为500W，处理时间为20min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为40mL/L，处理温度为50℃，处理时间为7min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为1min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为7min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为1-10min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为3μm的内层金属层，化学镀温度为50℃，反应时间为15min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为4μm的中间层金属层，化学镀液为化学镀锡，化学镀温度为80℃，反应时间为20min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为1μm的外层金属层，化学镀液为化学镀银，化学镀温度为55℃，反应时间为2min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
实施例6
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为600D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为2500W，处理时间为2min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为60mL/L，处理温度为60℃，处理时间为2min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为10min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为2min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为1-10min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为2μm的内层金属层，化学镀温度为60℃，反应时间为8min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为6μm的中间层金属层，化学镀液为化学镀镍，化学镀温度为85℃，反应时间为30min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为2μm的外层金属层，化学镀液为化学镀银，化学镀温度为70℃，反应时间为5min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
对比例1
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为1000W，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4)金属化：
(4.1)化学镀：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀银，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为1μm的金属层，化学镀温度为80℃，反应时间为2min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
对比例2
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维采用硅烷偶联剂进行改性处理，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为2μm的内层金属层，化学镀温度为50℃，反应时间为10min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为2μm的中间层金属层，且化学镀液为化学镀镍，化学镀温度为80℃，反应时间为2min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为1μm的外层金属层，且化学镀液为化学镀银，化学镀温度为80℃，反应时间为2min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
对比例3
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)除油除胶：选用纤度为100D、断裂强度2.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将所述基材纤维进行除油除胶处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(2)表面改性：将经过步骤(1)处理后的聚酰亚胺纤维进行低温等离子体处理，处理功率为1000W，处理时间为10min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(3)表面调整：将经过步骤(2)处理后的聚酰亚胺纤维采用烯胺类阳离子表面活性剂溶液进行活化处理，烯胺类阳离子表面活性剂溶液中的烯胺类阳离子表面活性剂的浓度为50mL/L，处理温度为60℃，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；(4)金属化：
(4.1)预浸：将经过步骤(3)处理后的聚酰亚胺纤维进行预浸处理，处理时间为5min，所述预浸过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.2)活化：将经过步骤(4.1)处理后的聚酰亚胺纤维进行活化处理，处理时间为5min，所述活化过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位；
(4.3)解胶：将经过步骤(4.2)处理后的聚酰亚胺纤维进行解胶处理，处理时间为5min，所述解胶过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以确保聚酰亚胺纤维中每一根单丝都处理到位，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(4.4)化学镀：将经过步骤(4.3)处理后的聚酰亚胺纤维放入化学镀液中，所述化学镀液为化学镀铜，所述化学镀过程中辅助以机械搅拌、空气搅拌、超声震荡或机械震动，以使聚酰亚胺纤维在溶液中保持良好的分散状态，确保纤维束中的每一根单丝都均匀、连续地沉积上金属，得到厚度为2μm的内层金属层，化学镀温度为50℃，反应时间为10min；
(4.5)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为2μm的中间层金属层，且化学镀液为化学镀镍，化学镀温度为80℃，反应时间为2min；
(4.6)重复上述步骤(4.1-4.4)，得到厚度为1μm的外层金属层，且化学镀液为化学镀银，化学镀温度为80℃，反应时间为2min，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干；
(5)后保护：对经过步骤(4)处理的聚酰亚胺纤维表面进行后保护处理，处理完毕用去离子水洗至中性，然后吹干，得到金属化聚酰亚胺纤维成品。
对比例4
一种金属化聚酰亚胺纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用纤度为1000D、断裂强度3.5Gpa的聚酰亚胺纤维作为基材纤维，将聚酰亚胺纤维在丙酮中超声清洗和干燥；
(2)将聚酰亚胺纤维在高锰酸钾和氢氧化钠混合溶液中80℃粗化处理10min，高锰酸钾和氢氧化钠混合溶液中高锰酸钾的浓度为80g/L，氢氧化钠的浓度为100g/L；
(3)将聚酰亚胺纤维在钯离子的浓度为250mg/L的离子钯络合物溶液中50℃活化10min；
(4)将聚酰亚胺纤维在浓度为5g/L的二甲基氨硼烷溶液中30℃还原处理10min，使纤维表面吸附的离子钯还原成金属钯；
(5)将聚酰亚胺纤维置于化学铜溶液中，在40℃时使用化学电镀铜的方法在聚酰亚胺纤维表面沉积化学铜20min，制得镀铜聚酰亚胺纤维，其中化学铜溶液由浓度为60g/L的酒石酸钾钠、浓度为10g/L的硫酸铜、浓度为15g/L的氢氧化钠、浓度为15mL/L的甲醛和浓度为10g/L的氯化镍组成。
本对比例制备到的镀铜聚酰亚胺纤维如图1(B)所示，粗纤维束存在漏镀现象，无法使每一根纤维丝都均匀的覆盖上金属镀层。
对上述实施例和对比例制备的金属化聚酰亚胺纤维进行导电性能和断裂强度测试，结果如表1所示。
表1
组别
长度表面电阻(Ω/m)
断裂强度(GPa)
实施例1
1.92
3.3
实施例2
2.00
3.2
实施例3
1.58
3.2
实施例4
1.74
3.3
实施例5
1.78
3.4
实施例6
1.60
3.2
对比例1
3.94
3.2
对比例2
2.38
3.2
对比例3
1.93
2.2
由上述结果可知，相较于对比例，实施例1-6的制备得到的金属化聚酰亚胺纤维兼具有较高的导电性能和断裂强度。
图2-5分别为实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所制备得到的金属化聚酰亚胺纤维截面金相照片，由图可知，每一根纤维丝均能均匀包覆金属镀层，不存在漏镀现象，有效解决了传统化学镀工艺对于600D～2000D的粗纤维束，在实际生产过程中存在的漏镀现象。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。