導電玻璃纖維的制備與性能研究.pdf

1、玻璃纖維因具有高強度、高模量、耐高溫、電絕緣、抗化學腐蝕等優(yōu)良的物理、化學性能，因而在國民經(jīng)濟中的許多領域得到廣泛的應用。近年來，玻璃纖維增強樹脂基復合材料已成為玻璃纖維最主要的應用領域之一，但樹脂基體和玻璃纖維的電絕緣性，使玻璃纖維增強復合材料制備的電子儀器外殼等構件極易受到外界電磁信號的干擾，不僅影響設備的正常運轉，還有可能造成數(shù)據(jù)信息的泄露。通過現(xiàn)代化學、物理等方法改性玻璃纖維，制備導電玻璃纖維作為高分子復合材料的導電填料材料，將

2、有效解決電磁波污染問題?；瘜W鍍作為材料表面金屬化處理技術，已經(jīng)成為制備導電玻璃纖維常用技術之一，但傳統(tǒng)的玻璃纖維化學鍍技術因其施鍍過程中需要對基體進行粗化、敏化、活化處理，不僅工藝復雜，而且活化過程需要的重金屬鈀價格昂貴，同時產生重金屬離子污染，這都限制了化學鍍法制備導電玻璃纖維的進一步發(fā)展。因此，開發(fā)新的、有效的制備導電玻璃纖維的方法具有重要意義。
　　牛血清白蛋白（BSA）是一種兩親性生物蛋白質，分子鏈中含有大量的氨基酸殘基，

3、通過調節(jié)其親水、疏水基團，BSA可以吸附在有機、無機物質表面，因此可以用來改性玻璃纖維。本文利用BSA具有的獨特性能開展了以下工作：首先采用Hummers法制備了具有良好性能、尺寸均勻的氧化石墨材料，通過將BSA吸附到羥基化處理的玻璃纖維表面上，再根據(jù)BSA和氧化石墨等電點的不同，利用靜電吸附的原理，將氧化石墨包覆到BSA改性的玻璃纖維表面，制備氧化石墨包覆玻璃纖維復合材料；然后采用氫碘酸還原氧化石墨，得到石墨烯包覆的玻璃纖維導電材料。

4、通過Raman光譜、SEM、EDS等測試，證明石墨烯已經(jīng)比較充分的包覆在玻璃纖維表面。制備的玻璃纖維/石墨烯復合材料電導率達到4.5S/m，導電玻璃纖維經(jīng)不同程度彎折后，其電導率幾乎沒有發(fā)生變化，復合材料在經(jīng)過120℃、180℃、200℃的熱處理1小時后，由于石墨烯進一步被還原，復合材料電導率有所提高。將玻璃纖維/石墨烯導電材料接入電路，LED燈可被成功點亮，同時探討了石墨烯對導電玻璃纖維力學性能的影響規(guī)律。
　　為繼續(xù)提高玻璃纖

5、維的電導率，本文進一步嘗試制備銀包覆的玻璃纖維導電材料。
　　采用玻璃纖維單絲實驗裝置拉制直徑在24-25微米的玻璃纖維單絲材料，在pH=8.5的水性環(huán)境下，多巴胺自聚合改性玻璃纖維表面，然后在外加還原劑酒石酸鉀鈉的作用下，制備銀包覆的玻璃纖維導電材料。通過XPS、SEM、FE-SEM、XRD等表征證明銀顆粒充分包覆在玻璃纖維表面且形成致密的銀顆粒層。采用電化學工作站測試玻璃纖維的單絲電導率達到2.4×106S/m；導電玻璃纖維經(jīng)

6、不同程度彎折后電導率保持不變；多巴胺改性的玻璃纖維經(jīng)超聲3h后制備的鍍銀玻璃纖維導電材料電導率達到2.0×106S/m；超聲處理銀包覆的玻璃纖維導電材料2h，SEM測試表明銀顆粒層沒有脫落，說明玻璃纖維和銀顆粒層之間具有良好的結合力。銀包覆玻璃纖維導電材料經(jīng)過不同程度彎折及編入織物后，仍可將LED燈點亮，說明制備的玻璃纖維導電材料具有良好的柔性，銀導電層的引入沒有使纖維變的性脆、易斷。
　　以上實驗結果表明：通過牛血清白蛋白和多巴